大坝失事的原因及对策

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1、摘要:20世纪水电事业得到了蓬勃发展,目前世界上已修建了数万座大坝,绝大多数运行良好,为防洪、发电、灌溉、改善河流的通航条件等发挥了巨大作用。但也有大坝失事的事件发生,失事的大坝虽不多,但其后果却十分严重。造成大坝失事的原因多种多样,但主要有坝基破坏、泄流能力不足、渗流控制不当、地震、滑坡以及施工质量差等,应着重在设计、施工、管理上进行改进,并加强安全监控,尽可能降低大坝失事的概率。关　键　词:大坝失事;原因分析;安全监测;对策研究1　概述众所周知，大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表现在如下3个方面：①投资及效益的巨大和失事后造成灾难的严重性；②结构、边界条件及运行环境的复杂性；③设计、施

2、工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测的重要性。大坝按主要建筑材料可以分为土石坝、混凝土坝或两种材料组合坝。拦河筑坝综合效益大,可以防洪、发电、灌溉和改善大江大河的通航条件。据国际大坝安全委员会统计,截止1980年全球已建成高于15m的大坝18000多座。以我国为例,截止1996年底,中国已建成大中小型水库8.4万余座,总库容4700余亿立方米,其中90%为土坝。这些水库在防洪、灌溉、发电、城市生活用水方面发挥了巨大作用。绝大多数大坝的运行安全可靠,失事的大坝为数很少。据统计,世界上每年平

3、均毁坝1～2座,远远小于其他同类建筑物的破坏几率。就运行安全可靠性而言,混凝土重力坝最高,土石坝相对稍差。由于坝工建设的复杂性,要完全排除大坝失事几乎是不可能。一旦溃坝失事,不仅工程毁坏,而且会对下游地区经济建设和人民生命造成毁灭性的灾害:如我国河南省境内的板桥水库,属淮河流域,1952年建成,库容4.92亿m3,1975年8月3～5日该区域发生特大暴雨,水库入库洪峰流量大大超过枢纽泄水能力,8月8日水库垮坝。鉴于大坝安全的重要性,世界各国对此都给予了高度重视,并制定了一系列安全法规。国际大坝安全委员会1964年正式成立了大坝失事安全委员会,针对涉及大坝安全的相问题进行探讨和研究,以指导各国

4、的水工建设。 2　大坝失事原因分析引起大坝失事的原因很多,据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为：30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；27%是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因；12%是不同的特有原因所致。      通过上面的数值可以作如下分析：大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成3类。第一类

5、是由设计、施工和自然因素引起，它没有一个从量变到质变的过程，而是一旦大坝建成就已确定了的，如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等；第二类是在运行、管理过程中逐步形成的，有一个从量变到质变的发展过程，如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等；第三类是上述两种混合情况，即设计、施工中的不完善在运行中得不到改正，或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏。具体可以分为以下几个方面:坝基破坏、遭遇特大洪水、泄水建筑物泄流能力不足水流漫顶、渗流、地震、滑坡、人为方面等。2.1　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

6、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。由坝基地质缺陷引起坝基破坏,进而导致坝体失事的事例很多,1959年12月2日,法国马尔帕塞特(Malpasset)拱坝失事,震惊了世界,该坝1954年竣工,高61m,为当时世界上最薄的拱坝,溃坝后造成421人死亡。法国政府组织了大批专家和技术人员耗时6a对大坝失事的原因进行调查,结论是:左岸坝肩地质条件较差,倾向下游的片麻岩片理被右坝肩下游1条倾向上游的断层所切割,形成了具

7、有2个软弱滑面的楔形岩体。水库蓄水后悬臂梁底部产生拉应力,坝踵开裂,水流沿片理深入,形成巨大的扬压力。坝肩渗流场产生的力加上拱推力,导致支撑坝体的楔形岩体滑动,左坝肩产生了变形和位移,导致坝体破坏。坝基处理不当也会造成坝体失事,西班牙的普恩特重力坝在施工时发现坝基有比较厚的砂卵石冲积层。设计采用木排提高地基的承载力,水库蓄水初期,坝体比较稳定,随着水位的升高,巨大的静水压力将坝体底部的冲积层击穿,水库蓄水很快