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1、大坝失事原因分析勘查技术与工程戚利荣2014110087案例分析美国圣弗朗西斯水坝法国马尔帕塞拱坝圣弗朗西斯坝圣弗朗西斯一加里福尼亚(St.Franeis一California)圣弗朗西斯坝位于洛杉矶(LosAngeles)北面45英里的圣弗朗西斯魁特峡谷(SonFrancisquitoCanyon),建成于1926年。该坝为拱形重力坝,205英尺高。其主体部分沿坝顶的曲线长度为700英尺。该水库为洛杉矶供水系统的一部分,蓄水近两年之后,于1928年3月5日实际蓄满。一周以后,大坝在午夜时分崩溃,事先无任何警告迹象。大约在70分钟内,水库中38000英亩一英尺(4
2、687万立方米)水的绝大部分冲向下游,大坝下游一英里处的最大水深为125英尺。严重的损害至少波及到下游38英里处的桑塔·鲍拉(SantaPalua)镇。坝下洪峰流量估计高于每秒500000立方英尺，共有约450人丧生。圣弗朗西斯坝调查表明,大坝的东坝肩建造在老滑波地段,其材料的阻滑能力甚微;而且,大坝的其余部分建造在透水的砾岩地基上,该地基在干燥情况下的抗压强度不及大坝混凝土的四分之一,在潮湿情况下,无抗压强度可言。大坝溃决前至少两个月,曾注意到坝中有两条斜裂缝,从坝顶到坝基,走向约呈45°角。极不幸的是,人们在发现裂缝时未曾认识到裂缝的意义。圣弗朗西斯坝大坝失事
3、的主要原因是基础不稳，坝基软弱，岩层崩解，遭受冲刷和滑动。同时设计和施工也有不少缺限，不符合现代规范的许多要求。如没有进行基础灌浆、坝基排水不完善、没有检查廊道、没有设收缩缝、设计时也没有考虑坝底扬压力的影响等。考虑到该水坝具有如此多种地质缺陷和工程缺陷,该坝居然维持了两年,令人感叹不已。建坝前的地质情况简介马尔帕塞拱坝位于法国东南部瓦尔(Var)省莱朗(Reyran)河上,坝址距河流入海口14km。坝址地质勘测工作始于1946年。由法国高等学校科鲁瓦(M.corroy)教授于1946年11月15日和1948年5月11日提出过两份地质报告,相当于我国河流规划阶段坝
4、址选择查勘工作。报告指出莱朗河河床冲积层较薄,河床中央可见基岩露头,未做勘探工作。马尔帕塞拱坝马尔帕塞拱坝马尔帕塞坝寿命很短。从1953年4月1日开工,在施工过程中未采用围堰,未设置较大的临时导流设施,仅在底部留一泄水槽,导泄流量。泄水槽于1953年11月底用混凝土封堵,坝体底部的泄水阀于1954年4月20日关闭,水库即开始充水。大坝于1959年12月2日下午9时10分左右失事,服务仅5年7个月。马尔帕塞拱坝平面图下游立面(阴影部分为失事后残存坝体)马尔帕塞拱坝拱坝失事的根本原因,是左岸坝肩支座岩体,正好是上、下游断层构成的断层破碎带岩体。导致坝基破坏上游断层更起
5、了主要作用。大坝蓄水受力以后,上游断层受拉张开,断层破碎带物质抗剪和变形性能急剧下降,而下游断层处于受压状态,迫使坝基下渗透压力升高,致使左岸坝体上举,压力释放的同时,渗透压力水流将破碎岩体挤出,坝基遭到破坏,随之库水对坝基破碎带岩体进行了彻底的冲陶,形成了巨大的“两面岩沟”。它使我们能够清楚地知道左岸坝基的地质结构,工程地质条件。马尔帕塞拱坝马尔帕塞坝左坝肩特殊的地质构造组合,垮坝是必然的。水库开始蓄水,在水荷载的作用下,断层破碎带的变形就开始了,就潜伏着溃坝的危机,随着变形的发展,坝的位移逐渐增加,当坝前水位达到最高时,坝基渗透压力向极值发展,聚积的强大的渗透
6、压力,使坝体沿坝肩岩坡上爬,同时强大的渗透水流由坝基下冲出,顷刻左岸坝体遭到破坏,坝块被洪流冲走,拱坝就这样倒塌了!大坝失事原因分析（1）坝基破坏。坝体依靠与坝基和岸坡的紧密结合来抵抗外部荷载的作用，坝基若出现问题就会直接威胁大坝的安全，据统计大约有40%的大坝失事是由基础引起的。坝基破坏主要由坝基地质缺陷或处理不当引起。在所有坝型中，由于钢筋混凝土坝、混凝土坝及堆石坝体型小、地基应力大、坝体自身适应变形的能力差，因而对地基的要求较土石坝为高。（如法国马尔帕塞拱坝失事事件。）（2）泄流能力不足。泄水建筑物是水利枢纽的重要建筑物之一因为泄水建筑物存在问题特别是泄流能
7、力的不足而造成水利枢纽损伤、故障进而失事的仅土坝就占44%左右，因此必须引起高度重视。（3）渗流控制措施不当。水库蓄水后，必然通过坝体、坝基和坝端两岸产生渗流。随着水位的抬高，基础孔隙水压力逐渐增加，可以使土体发生管涌、流土、接触冲刷和接触流土破坏，引起坝基和坝体破坏。若土石坝碾压不密实，坝体内往往会形成隐患裂隙及通道或透水层，导致坝体浸润线抬高，也可以引起坝体破坏。（美国圣弗朗西斯坝失事的外因就是渗流）（4）滑坡。水库一般位于高山峡谷地区，常会遇到岸坡稳定问题，一旦滑坡发生，将造成很大的危害。堵塞泄水建筑物，直接威胁建筑物的安全；大体积滑体高速滑入水库激起巨大涌
8、浪，对大坝
