美国Teton土坝溃坝事故
大坝失事原因分析
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 4 5 °角 。 极 不幸的是 , 人们在发现裂缝时未曾认识到裂缝的意义。
（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浪， 对大坝 形成很大的冲击荷载，甚至漫顶，导致大坝失事，给下游人民的生命财产带来巨大损失（意大利的瓦 伊昂拱坝。）
（5） 地震。地震波碰到建筑物后，会引起建筑物的震动，因而在结构中产生复杂的剪应力和弯曲
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 . F r a n e is 一 C a lif o r n i a ) 圣 弗
朗西斯坝位于洛杉矶 ( L os A n g e l e s ) 北面45英里的圣弗朗西斯魁特峡谷
( S o n F r a n c i s q u i t o C a n y o n ) , 建成于1926年。该坝为拱形重 力坝 ,2 0 5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 1 9 2 8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 3 8 0 0 0英亩一英尺 ( 4 6 87万 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 12 5英尺。 严重的损 害 至 少 波及到 下游38 英里处的桑塔 · 鲍拉 ( S a nt a P a lu a ) 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。
土力学土的渗透性及渗流
8
2、渗流量的计算及渗透变形控制问题
基坑围护结构下的渗流
板桩墙
基坑
透水层
渗流问题：
1. 渗流量？ 2. 渗透破坏？ 3. 渗水压力？
不透水层
9
基坑开挖降水
井点降水
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管井降水
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工程实例 湖南浯溪水电站二期基坑出现管涌
12
2、渗流量的计算及渗透变形控制问题
水井渗流 Q
天然水面
含水层
渗流问题：
38
三、成层土的平均渗透系数
天然土层多呈层状
✓确立各层的k ✓考虑渗流方向
等效渗透系数
39
水平渗流 将土层简化为均质土，便于计算
总流量等于各土层流量之和 （各层的水力梯度相等）
条件:
im
i
h L
Q q j kxiH
q j v j H j k jiH j
等效渗透系数:
m
Q kxiH i k j H j j 1
P1 = γwhw
P2 = γwh2
R + P2 = W + P1
R + γwh2 = L(γ + γw) + γwhw
R = ? R = γ L
0
45
静水中的土体 R = γ L
渗流中的土体
ab
P1
W A=1
P2 R
W = Lγsat＝L(γ + γw)
贮水器 hw L 土样
0
Δh
h1 h2
0 滤网
非线性流（紊流） 地下水的渗流速度与 水力梯度成非线性关系
线性稳定流
线性非稳定流
非线性稳定流 非线性非稳定流
我们现在需要掌握和理解的达西定律
人为因素导致工程灾害例子
人为因素导致工程灾害例子1.汽船爆炸苏丹纳号是密西西比河边轮汽船，通常航行在密西西比河和俄亥俄河。
这艘船还是很先进的，拥有当时最先进的安全设备，不过，在1865年4月27日，这艘船在航行距田纳西州孟菲斯约7英里的地方却发生了爆炸，据了解，当时船上大约2300名乘客，其中包括获释的联邦战俘、平民和船员，死亡人数估计在1500至1800名乘客之间。
经过调查，原来是锅炉内的水位造成了这场灾难，除此之外，该船也出现了超载，而且事故发生前几天，四台锅炉中的一台已经泄漏，但并没有引起船员的重视，这些因素加在一起，导致了不幸的灾难。
2.约翰斯敦洪水约翰斯敦是美国宾夕法尼亚州中部的一个繁荣小镇，它以钢铁生产而闻名，由于土坝年久失修，在1889年，倾盆大雨加上湖水的压力导致大坝灾难性的倒塌，一场可怕的洪水接踵而至，据报道，有2209人死于这场大洪水，此外，估计财产损失约为1700万美元，在当时是一笔巨款，后来，美国红十字会领导了救援工作，他们从捐款中筹集了大约370万美元，这次大洪水事件，完全是人为工程故障和维护不利造成的。
3.大桥倒塌加拿大的魁北克大桥的跨度约为548米，是当时世界上最大的悬臂桥，事实上，这座桥在加拿大国家历史遗址中仍有它的名字，但是让人意想不到的，这座桥在历史上曾经两次倒塌，第一次发生在1907年8月29日，在倒塌期间，工人们正在修理悬臂出现倒塌，据悉，有55人死于溺水。
之后经过了维修，工程师们都信誓旦旦地表示，这座桥不会再出现任何问题，结果到了1916年9月11日，这座桥的中央跨度再次坍塌，造成13名工人死亡，这两场灾难的总损失估计为2200万美元，该事件向人类展示了工程故障和监管不当的灾难性后果。
4.泰坦尼克号沉没泰坦尼克号沉没是有史以来，人为导致最严重的事故之一，在1912年，当时世界上最豪华的邮轮，从英国南安普敦启航到美国纽约，船员们对泰坦尼克号的安全非常放心，他们只携带了20艘救生艇，这对于2200名乘客中的一半来说还不够。
Teton坝
13
谢谢
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水利工程中土石坝失 事的典型案例—— teton坝（美国）
1
简介
不要小看渗透破坏，我们98年九江口决堤就是因为水力劈裂造成的管涌！ 那什么是水力劈裂呢？ ——hydraulic fracture
2
水力劈裂 hydraulic fracture Nhomakorabea
水力劈裂:又称渗透变形，当水力梯度超过 一定的界限值后，土中的渗流水流会把部 分土体或土颗粒冲出、带走，导致局部土 体发生位移，位移达到一定程度，土体将 发生失稳破坏，这种现象称为渗透变形。 水力劈裂主要有二种形式: (1) 流土(砂):渗流水流将整个土体带走的 现象。 (2) 管涌:渗流中土体大颗粒之间的小颗粒 被冲出的现象，可以发生于局部范围，但 也可能逐步扩大，最后导致土体失稳破 坏。——teton 坝
破坏时间间隔很 短，——渗透破 坏具有突然性
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坝底的设施几乎被彻底摧毁
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水力劈裂（管涌）后果不容小视
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如何防止水力劈裂？hydraulic fracture
（1）控制土石坝设计条件 ：由于水力劈裂机理分析可知坝中存在低应力区可 导致水力劈裂的产生。 因此，设计中应努力消除不均匀沉降的因素，以避免 坝内产生低应力区。 （2）控制水库运行条件 ：大量资料表明，在水库初次蓄水至最高水位，且蓄 水速率较快时最容易引起土石坝水力劈裂。这是由于蓄水初期，坝体还未来得 及在自重下充分固结，土体内的有效应力还不足以阻止库水压力的劈裂作用。 另外，蓄水速率较快时，坝体中某些原先就存在的裂缝来不及愈合就被库水压 力劈开。相反，若蓄水速率较慢，库水能充分渗入周围的土体就不可能形成劈 缝压力。因此，在水库初次蓄水时，应限制蓄水速率不要太快，同时要严密监 视土石坝的表现。 （3）优选防渗体土料 ：防渗体土料应避免用分散性土或易冲蚀性土，以防止 水力劈裂引起的初始渗漏导致垮坝失事，尽量减小不均匀系数。 （4）在防渗体下游侧设置反滤层：当水力劈裂缝形成时，下游反滤层可使防 渗体免遭渗透水继续冲刷，保证大坝安全。 总之，危害土石坝安全的最主要因素是渗流破坏。水力劈裂是导致土石坝因集 中渗漏而失稳的可能原因之一。只要从土石坝设计条件和水库运行条件两方面 加以控制采取必要措施，就可保证土石坝不因水力劈裂而造成破坏。
国内外溃坝事件对大坝安全管理的启示
２０２１ 年第 ６ 期
水利技术监督
ＤＯＩ: １０ ３９６９ / ｊ ｉｓｓｎ １００８￣１３０５ ２０２１ ０６ ００４
国内外溃坝事件对大坝安全管理的启示
汪大全
( 华电电力科学研究院有限公司ꎬ 浙江 杭州 ３１００３０)
摘要: 通过对国内外大坝溃坝研究的简述ꎬ 分析各大坝溃坝的机理原因ꎬ 并对其溃坝后产生的后果和损失进行阐
下水ꎬ ２０２０ꎬ ４２(４) : １８８￣１８９ꎬ ２３５.
２０２０ꎬ ４２(４) : １９８￣２００.
[ Ｊ] . 湖南水利水电ꎬ ２０２０(４) : ８８￣９１.
[１２] 蔡文元ꎬ 陈学林. 石羊河流域杂木河杂木寺水文站泥沙间测分
析[ Ｊ] . 甘肃水利水电技术ꎬ ２０２０ꎬ ５６(７) : ４￣６ꎬ １５.
影响ꎮ
诱发溢洪道裂缝加大ꎬ 导致溃坝ꎮ
２ ２ ３ 失事后果
事故未造成人员伤亡ꎬ 但当地经济受 到 很 大
冲击ꎮ
３ 国内外溃坝原因分析
大坝溃坝的原因和种类较多且繁杂ꎬ 根据国内
２ 国内溃坝的简述
外溃坝事件总结ꎬ 大致有以下几种原因ꎮ
国内也存在部分大 坝 溃 坝ꎬ 如: 河 南 板 桥 水
库、 青海沟后水库、 贵州双江拱坝、 新疆兵团八一
某集团多数大坝分布在全国各地较偏远山区ꎬ
杂泥土 的 水 析 出ꎻ １１: ００ 洞 口 析 出 物 不 断 增 加ꎻ
１１: ３０ 洞 口 持 续 扩 大ꎬ 析 出 物 不 断 冲 蚀 坝 基ꎻ
交通条件较差ꎬ 运行管理人员较少ꎬ 专业水平层次
１１: ５０洞口加 速 扩 大ꎻ １１: ５７ 坝 坡 坍 塌ꎬ 泥 水 狂
风速的影响逐渐减弱ꎮ
世界著名工程事故案例
世界著名工程事故案例摘要：1.工程事故概述2.案例一：英国伦敦地铁隧道坍塌事故3.案例二：美国新奥尔良飓风导致的城市洪水事故4.案例三：中国上海磁浮列车出轨事故5.案例四：巴西圣保罗建筑物倒塌事故6.案例五：印度德里地铁列车相撞事故7.结论：工程事故对人类社会的警示正文：工程事故是指在工程项目实施过程中，由于设计、施工、管理等方面的失误或缺陷，导致工程质量、安全、环保等方面出现问题的事件。
这些事故不仅给当事人带来了严重的经济损失和身体伤害，还对整个社会造成了深远的影响。
以下是世界著名工程事故案例：1.英国伦敦地铁隧道坍塌事故：2003 年10 月，英国伦敦地铁发生一起严重的坍塌事故，造成多人死伤。
事故原因在于地铁隧道年久失修，缺乏维护，导致结构稳定性下降。
2.美国新奥尔良飓风导致的城市洪水事故：2005 年，美国新奥尔良市在卡特里娜飓风袭击下，城市防洪设施失灵，导致洪水泛滥，数千人死亡。
事故原因包括防洪堤坝设计不合理、城市排水系统不完善等。
3.中国上海磁浮列车出轨事故：2006 年，中国上海磁浮列车发生一起出轨事故，造成多人受伤。
事故原因主要是列车控制系统出现故障，导致列车失控。
4.巴西圣保罗建筑物倒塌事故：2012 年，巴西圣保罗市一座正在施工的建筑物突然倒塌，造成严重人员伤亡。
事故原因在于施工过程中，建筑物的地基和结构设计存在严重缺陷。
5.印度德里地铁列车相撞事故：2012 年，印度德里市地铁发生一起列车相撞事故，造成多人死伤。
事故原因在于信号系统故障，导致列车运行失控。
这些案例给人类社会带来了严重的警示：工程事故不仅给当事人带来灾难，还会对社会造成深远的影响。
这是一个怎样的灾难故事？
这是一个怎样的灾难故事？这是一个怎样的故事？这是一个有关西弗吉尼亚州的小社区如何应对一场可怕的矿业灾难的故事……1972年发生在美国西弗吉尼亚地区的一场巨大矿业灾难，125人在这场灾难中死亡，成千上万人无家可归。
“美国历史上最严重的人为灾难发生了。
在西弗吉尼亚山脉地区的中部支流谷地，有一座由某煤矿公司利用巨型煤矿矸石堆拦截水流而筑成的水坝。
这天，居住在狭长的水牛湾地区的人们没有接到任何预警，水坝却突然间崩塌了。
这次坍塌中放出的污水及废物材料的体积达到1300多万加仑，……这些废水废料组成的20到30英尺的浪卷横冲直撞，水速有时可达到30英里/小时。
水牛湾地区的16个小社区被它一举摧毁。
” 伤亡者和幸存者全是没钱没权的矿工及其家属，而对手是财大气粗、有大律师协助企图逃脱制裁的矿业公司。
该公司控制了当地的经济命脉，根本就不把当地政府及受害者放在眼里。
富有社会责任感的律师杰里·斯特恩及哈利·休治为灾民代理起诉矿业公司，最终帮灾民讨回公道。
正如琼·比恩所言:“美国是一个溃坝事故频发的国家，而目前却依然有数千座大坝面临溃坝之忧。
2011年国家大坝安全管理协会宣布，有4400座大坝有溃坝之虞，占全国大坝总数5%。
”全国仅有14%的大坝归联邦政府所有或管理，其余大坝仍由各州管理。
可是，即便是在联邦政府层面，监管依然存在各自为政的现象:监管责任分给了14个不同部门，其中包括陆军工程兵团、国土安全部、国防部、内政部等。
导致灾难性溃坝事故的原因是人为失误、建设过程中的偷工减料、政府部门在监管中忽视安全问题等，所有上述这些本可以避免的因素正是导致灾难的原因。
既然上述危险如达摩克利斯之剑一样威胁公众，因此，如何走出水牛湾灾难，防止此类带来重大伤亡的工业事故重演，就是当今工业化社会必须面对的问题。
灾民获得法律救济所依靠的是克林顿所称赞有加、许多美国律师正在践行的公益法律服务。
——《水牛湾惨案》译者许身健教授来源| 检察日报没有律师，正义也会决堤导语：水牛湾惨案不仅仅是一起法律诉讼，还是一个广受关注的社会事件。
国外水利工程失稳案例
国外水利工程失稳案例1美国的圣弗兰西斯坝中文测试圣弗兰西斯坝位于加利福尼亚州洛杉矶市附近的圣弗兰西斯溪上，水库为洛杉矶市供水，是一座实体重力坝，平面上呈拱形布置。
坝高62.5m，顶宽5m，底宽53.4m，库容4700万m3。
工程于1924年4月开工，1926年5月建成。
1928年3月12日午夜突然溃决，约70min内库水全部泄出，滔滔洪水以排山倒海之势推向下游，造成重大损失，该大坝是迄今为止所有失事重力坝中最高的一座。
升弗兰西斯坝坐落在云母片岩（左岸约占坝基2/3）和红色砾岩（右岸约占坝基1/3）的坝基上，两种岩层的接触部分为一断层，大坝跨在断层上。
右岸地基的红色砾岩有遇水软化崩解的特性。
大坝未设齿墙，也未进行基础灌浆。
关于圣弗兰西斯坝的溃决原因，事故陪审团的裁决报告结论认为：圣弗兰西斯坝的溃决并非由于坝的断面设计错误或者所用筑坝材料的缺陷，而是由坐落的地基岩层的破坏所造成的。
坝所坐落的地基岩石质量低劣，而坝的设计未能和低劣的地基条件相适应，是造成事故的全部或部分原因。
坝基地质条件是保证大坝安全的重要条件，坝基必须有足够的承载力、抗滑稳定性、渗透稳定性。
坝址选择时必须充分论证，对于局部不能满足要求的选定坝址，应采取工程措施进行改良，达到建坝和保证长期稳定运行的条件。
对坝基岩体遇水会膨胀或泥化软化的、有浅层或深层抗滑稳定问题的，特别要谨慎对待。
2.法国马尔帕塞拱坝的失事马尔帕塞拱坝位于法国东部莱郎河上，坝址距出海口14km，专为附近70km 范围内供水、灌溉和防洪等需要而建成。
该坝由法国著名的柯因-贝利艾公司设计，是一座双曲薄拱坝，坝高66m，坝顶长223m，拱圈中心角135°，坝顶厚1.5m，拱冠梁底厚度6.76m。
左岸有带翼墙的重力推力墩，长22m，厚6.5m，到地基面的混凝土最大高度为11m，开挖深度6.5m。
在坝顶中部设无闸门控制的溢洪道。
坝基为片麻岩。
坝址范围内有两条主要断层：一条为近东西向的F1断层，倾角45°，倾向上游，断层带内充填含粘土的角砾岩，宽度80cm；另一条为近南北向的F2断层，倾向左岸，倾角70~80°。
国外主要尾矿坝失事年表
马丁县煤炭公司
煤矿
Boliden 有限公司 铜矿
Remin S.A
澳大利亚 Aurul S.A 从老尾矿中
（ 50 ％ ） ，南澳 回收金
remin（ 44.8 ％ ）
马尼拉矿业公司
金矿
崩溃的一个地下矿井下方的泥浆池导 致尾矿坝的溃坝（见详细资料）
疏散;没有人伤亡
2001 年 6 月 22 日
2000 年 10 月 18 日 2000 年 10 月 11 日
巴西米纳斯吉拉斯州新 利马区塞巴斯蒂昂之á guas claras 中国广西南丹
美国肯塔基州马丁县 inez
2000 年 9 瑞典 gällivare aitik 月 8 日 矿井
2000 年 3 月 10 日 2000 年 1 月 30 日
排洪隧洞进口塌陷，造成栗峪河下游 百公里范围内河道污染 一根废弃的出水管造成内部侵蚀，导 致坝墙溃坝 酸性溢漏
700000 m3 250,000 m3
本次事故造成 736 亩耕地被淹 在 alafia 河入口处数以千计的鱼类死亡
溢洪道管道违规大坝失事
87,000m3 的水和泥浆 尾矿流入下游 80 公里
因为该公司根据密西西比州环境质量 部指示正在试图比以往更快的速度增 加池塘的能力，从而导致磷石膏栈垮 塌（该公司已抱怨暴雨使泄漏增加） 尾矿坝（长 100m，高 12m）在填海工 程中坍塌
约 17 百万加仑酸性液 体（64350m3）
液体涌入毗邻的沼泽地，造成植被死亡
6000 至 8000m3 的岩石， 尾矿溢漏到 5500 公顷到 pinchi 湖 泥土和废水
地震期间液化导致坝墙坍塌 4
Teton水库溃坝对土石坝设计的启示
２０ 年 ６ 月 １０
人 民 长 江
Ｙａ ｔ ｅ Ｒｉ ｅ ｎｇ ｚ ｖｒ
Ｖｏ ． １４１． ． ２ Ｎｏ １
Ｊｎ ｕ ｅ，
２ １ ００
文 章编 号 ：０ １—４ ７ ２ １ １ １０ １ ９（ ０ ０） ２—０ ２ ０ ０—０ ４
基 金项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 项 目（ ０ ７ ０ ９ ； 西省 黄 土力 学 与 工 程 重 点 实验 室重 点 科研 计 划 项 目（ ９ Ｓ ０ ） 国 ５ ８９ ６ ） 陕 ０ Ｊ １ ３， 士研 究生 ， 要 从 事 ７ ｆ 工 程设 计 和 渗 透 破 坏研 究 方 面 的 工作 。Ｅ—ｍ ｉ ａｔ ｅ ｙ １３ ｅｍ 博 主 ｇｆ ＇ Ｉ ａ ：ｕ ｇｒ ＠ ６ ．ｏ ｌ ｏ ｒ
坝设计规 范》（ Ｌ ７ Ｓ ２ ４—２ ０ ） 《 防 工 程 设 计 规 范 》 ０１ 、堤 （ Ｂ０ ８ ９ ） 《 利 水 电 工 程 地 质 勘 察 规 范 》 Ｇ ５ ２ ６— ８ 和 水 （ Ｂ ０ ８ ９ ） 相 关规 范 ， Ｇ ５ ２ ７— ９ 等 以期 杜绝 这 样 的事故 再 次发 生 。业 内普遍认 为土石 坝设计 只要满 足相应规 范 就是 安全 的， 然这 一观点看 似经过 时间检验 ， 是作 虽 但 者在 依据现 行规范对 美 国 Ｔ ｔｎ水 库大 坝设 计 方案 进 ｅ ｏ 行安 全性 、 合理 性评价 时 ， 现上述观 点有待 斟酌 。 发 建 国以来 ， 内也 有 一些 大 中型水 库 的 土石 坝发 国 生溃决 ， 石漫滩 、 如 板桥 、 桥墩水库 等 ， 多数属 于遭遇 但 漫顶水位而 导致 的溃 坝 ， 而非 结 构性 破 坏所 导 致 的失 事 ， 这些 大坝建于 特殊年 代 ， 且 无规 范可循 。此外 与 国 外发 达国家 比较 ， 由于 国 内在 水 库 管理 和 大 坝监 测 上 的缺 失 ， 没有 留下完整 的坝体 溃决资 料 ， 这是 非常可 惜 的， 相较 之下 ， 国 Ｔ ｔ 美 ｅ ｎ水库 大 坝 的溃坝 资 料弥 足珍 ｏ 贵 。虽然 事故发生 距今 已有 ３ ， ５ ａ 当年 事件 调 查 的独 立 专家组 和内务部 审查组 对 Ｔ ｔ ｅ ｎ水库 溃 坝原 因 已有 ｏ
TETON水库土石坝破坏机理分析
２ Ｔ Ｔ Ｎ坝在中国现行规范下的鉴定 ＥＯ
根据我 国现 行 《 利 水 电 工 程 等 级 划 分 及 洪 水 标 准 》 水
（ Ｌ ５－ ２ ０ ） Ｔ Ｔ Ｎ水 库 为 大 （ ） Ｓ ２ ２ ００ ，Ｅ Ｏ ２ 型水 库 ． 程 等别 为 Ⅱ 工 等， 主要 建 筑 物 级 别 为 ２级 。《 压 式 ± 坝 设 计 胤 范 》 ，碾
９ ４ ８ 坝 顶 宽 为 １．７ ｍ。坝 址 区峡 谷 为 河 水 对 火 山 岩 长 ４ ．断面渗流计算 ．
渗流计算参数 见表 １ 根据 现有 资料 进行 二维渗 流有限元 ， 计算 。工况一 ： 库水位达到 电站死水位 （ ２ ． 时， １７ ９ ８ｍ） 大坝 的 渗透稳定情况 ； 况 二 ： 工 库水 位 达到 ｉ Ｅ常蓄 水位 （ ７ ． １７ ３ ３ ｍ） 时， 大坝 的渗 透 稳 定 情 况 ； 况 三 ： 水 位 达 到 校 核 洪 水 位 工 库 （ ７ ． 时 ， １７ ４ ８ｍ） 大坝的渗透稳定情况 。
完整 的坝休溃决资料 ， 这是非常可惜 的 ， 比之下 ， 相 美国 Ｔ Ｔ Ｎ ＥＯ
水岸大坝 的溃坝资料弥足珍 贵。虽然 事故发生距 今 已有 ３ ， ５ａ 当年 对 Ｔ Ｎ水库溃坝 原 因已有论 断 ， ＥＦ Ｏ 但随 着岩土 力学 理论 的发腱 、 算方法的改进 ， 计 用现 在的眼光去审视过 去的工 程 ， 对 将来 的 程设计颇有裨益 。 亡
溃坝是水利工程 中最具灾害性 的事 故之一 ， 尤其是 大型土 石坝溃决 ， 水夹杂 着大 量土 石料 奔流直 下 ， 洪 对大 坝下游 人 民群众生命 及生产安全带 来严 重威胁 。“ ５・ ” ７ ８ 洪水 期问 ， 河 南数十废水库相继崩堤垮坝 ， 受灾 人 口达 １１ｔ万 ， ０ ３ 经济损失近
工程实例2.美国提顿坝溃坝事故
工程实例美国提顿坝溃坝事故提顿坝（Teton）位于美国爱达荷州的提顿河上，是一个设计库容达4亿多立方米的大型水库，具有防洪、发电、灌溉、旅游等功能。
提顿坝本身是一个厚心墙土坝，最大坝高93m，坝顶长950m，大坝上游坡度1：2.5，下游坡度1：2.0，于1972年动工兴建，1975年竣工。
厚心墙的主要材料为含黏土和砾石的粉土，土坝与基岩间采用齿槽连接防渗，基岩中设置灌浆帷幕用于防渗。
坝体两岸均为凝灰岩，节理发育强烈，裂隙宽度一般在0.6~7.6cm，也有宽30cm左右的裂隙存在。
河床的冲积层大约厚10m，坝体两端覆盖着约8m厚的风积粉土。
在大坝选址处进行岩石抽水试验，发现岩石为强透水性。
水库于1975年11月开始蓄水，至次年6月3日，坝体下游右岸发现有清水自岩石的垂直裂隙流出，6月4日，坝上又出现一处冒出清水，但渗水量并不大。
6月5日，下游坝面有水渗出夹带有泥土，并伴有炸裂声，随后溃决口不断扩大，并向坝顶靠近，泥水的渗出量显著增大。
泥水开始冲蚀坝基，在溃决口的上方又出现了一个渗水洞，坝趾处的设施遭到泥水冲击。
最后坝顶破坏、坝坡坍塌，形成了水库泄水沟槽，泥水奔涌而下，造成了巨大的损失。
有关提顿坝溃坝事故的原因，在对大坝及其周边环境进行了调研后，提出了坝体破坏机理的两种说法：一是齿槽底面的灌浆帷幕盖板下的渗漏引起的冲蚀；二是水力劈裂。
（1）由于齿槽底面的灌浆帷幕盖板下有缝隙，形成了潜在的渗流路径，连通上下游，在水力梯度足够大时，槽底填充的粉砂土被击穿冲刷，土坝内部发生潜蚀，坝体强度下降，最后墙身被水流击穿，造成溃坝。
（2）坝体与周边基岩的沉降差使土坝原本的结构形成了一个类似拱的效应，在拱的作用下，土坝竖向应力减小，随着水位的升高，孔隙水压力增大，有效应力减小甚至变为拉力且大于土体的抗拉强度，土体产生裂缝，形成渗流路径，潜蚀发生并造成溃坝。
提顿坝的事故引起人们的重视。
在高水动力的条件下，筑坝的主要材料粉砂、粉土易发生潜蚀，而大坝底部与砂层之间、齿槽填土与岩壁之间的防渗措施也至关重要。
美国Teton土坝溃坝事故
美国Teton坝溃决一、工程概况Teton坝位于美国Idaho州的Teton河上，是一座防洪、发电、旅游、灌溉等综合利用工程。
大坝为土质肥心墙坝。
最大坝高126.5m(至心墙齿槽底)。
坝顶高程1625m，坝顶长945m。
土基坝段坝上游坡：上部为1:2.5，下部为1:3.5。
坝下游坡：上部为：1:2.0，下部为1:3.0。
左岸为发电厂房，装机16MW。
右岸布置有3孔槽式溢洪道。
该坝于1972年2月动工兴建，1975年建成。
岸坡岩基坝段见图1。
肥心墙材料为含黏土及砾石的粉沙，上游坡为1:1.5，下游坡为1:1。
心墙两侧为砂、卵石及砾石坝壳。
大坝防渗心墙用开挖深33.5m 齿槽切断冲积层，槽体用粉砂土回填。
基底高程1554.5m以上的两岸坡齿槽坡比为1:0.5(图1)，槽体切断上部厚70m的强透水岩体，槽身用与坝体相同的粉砂土回填。
心墙下游面有一排水层，由筛选的砂及卵石填筑，但在心墙与砂层之间无过渡层。
心墙底部与图1 位于节理流纹岩地基上的大坝典型剖面冲积层以及齿槽填土体与岩壁之间均无过渡层。
在槽底沿坝全长设帷幕，最大幕深达91.44m。
坝主剖面为单排孔灌浆帷幕，灌浆孔距为3.05m。
两岸齿槽下为3排孔灌浆帷幕，外侧两排孔距均为3.05m，中心排孔距6.10m。
坝址位于Teton河谷的峡谷上。
两岸均为后第三系凝灰岩，节理发育强烈，裂隙宽度一般达0.6～7.6cm，偶有30cm宽的裂隙。
河床冲积层厚约10m。
在坝两端覆盖着约8m厚的风积粉土。
在坝址进行过5个孔的岩石抽水试验，抽水量超过380l/min，影响范围估计达30km，岩石为强透水性。
通过灌浆试验表明，对表层强透水岩体采用深填土齿槽比灌浆处理更为经济。
二、溃坝过程水库于1975年11月开始蓄水。
1976年春季库水位迅速上升。
拟定水库水位上升限制速率为每天0.3m。
由于降雨，水位上升速率在5月份达到每天1.2m。
至6月5日溃坝时，库水位已达1616.0m，仅低于溢流堰顶0.9m，低于坝顶9.0m。
美国Edenville溃坝事件原因分析与启示
他山之石ABROAD INFORMATIONFeb.2021NO.2VOL.312021年2月第2期第31卷1Edenville 大坝概况Edenville 大坝是1924年建成的土坝，集水面积2414km 2，坐落在美国密歇根州中部Midland 市上游约34km 处Tittabawassee 河和Tobacco 河的交汇处（图1，图片来自 ），行政区划上刚好位于Midland 和Glad⁃win 两郡之间。
大坝总长度超过2000m ，最大坝高16m 。
大坝由两座坝体组成，一座横跨Tobacco 河，另一座横跨Tittabawassee 河。
其中，Tobacco 河右坝长622m ，左坝长158m 。
Tittaba⁃wassee 河右坝长969m ，左坝长259m ，M-30公路穿库区而过，具体位置如图2所示。
两部分坝体各自拥有自己独立的混凝土溢洪道，Tobacco 河溢洪道宽度为22m 左右，Tittaba⁃wassee 河溢洪道宽度为36m 左右[1]，两处溢洪道均布有3孔闸门（图3）。
大坝顶部高程为208.00m ，水库的正常蓄水位为206.00m ，对应水面面积约9.3km 2，库容约4934万m 3[2]。
为了纪念大坝建设者Frank Wixom ，水库的库区被称为Wixom 湖，水库蓄水后，Wixom 湖成为当地很受欢迎的一个划船和钓鱼地点。
修建该大坝的最初目的是为了发电，经营权最早属于Wolverine 水电公司，设计初期并未考虑其防洪功能。
水库蓄水后，由于环境优美，娱乐方便，该地区逐渐发展成居住区[2]。
2004年该水电站的经营权转让给了私营企业Boyce 水电公司，Boyce 水电公司同时还拥有该流域其他3座水库的经营权，分别是Sanford 水库（Edenville 大坝下游）,Smallwood 水库和Secord 水库（Edenville 大坝上游），这批水库均在1924年建成[3]。
美国大坝安全事故的经验教训及灾后恢复
除 安全 隐患 。 Ａ Ｓ Ｄ Ｓ Ｏ认为 ， 卡洛克 坝溃坝 １ Ｏ周 年 纪 念 日提
２ ０ １ ６年也 恰逢 夏 威夷 卡 洛克 （ Ｋ ａ Ｌ ｏ ｋ ｏ ） 坝 溃决 １ Ｏ周 年 。美 国大坝 安全 官 员联 合 会 （ Ａ Ｓ Ｄ Ｓ Ｏ） 认为 ， 此 次 事故 是人 为造 成 的且本 不应 该发 生 。 ２ ０ ０ ６年 ３月 １ ４ 日， 位 于 夏 威夷 考 艾 （ Ｋ ａ ｕ ａ ｉ ） 岛
美 国 大 坝 安全 事 故 的经 验 教 训 及 灾 后恢 复
摘要 ： 为 了强调 大坝安全 的重要 性 ， 预 防 溃坝事故 ， 美国举行 了一 系列溃坝 事故纪念 活动 。通过 向公
众 宣传大坝的潜在风 险， 研 究溃坝事故 的原 因及 问题 解决 方法 ， 可有效传 达 经验 教训 和最佳 实践 。 避 免 不
稳 定 性和其 他 地质 特征 ；
卡 洛克 坝 溃 坝 事故 发 生 后 ， 大 坝安 全 计 划 获得
了更多的财政支持 ， 夏威夷对 当地大坝的监管也 因 此得 到 改进 ， 这不 仅有 助 于确保 当地 居 民的安 全 ， 也
使下游地 区得 以繁荣发 展 。
２ 溃坝事故 的纪念活 动
到有效传达 ， 不当决策就可能会重复出现 ， 一些可预 防事件 也将 会无 法 避 免 。 “ 大坝 事 故 和 溃 坝 的经 验
与 教训 ” 网站 的开通 ， 正 是 出于这 一考 虑 。 该 网站 旨在 通 过 一 种创 新 性 的 、 用 户友 好 的方 式 传播 涉及 或源 于 大 坝 溃决 和事 故 的教 育 信 息 ， 以
美国奥洛维尔水库溢洪道泄槽破坏事件简介
2017年3月23日
43
谢 谢！
美国奥洛维尔水库溢洪道泄槽破坏事件简介
2017年3月23日
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对我们的启示
尽快完善法规体系—发布《水电站大
坝应急管理办法》、《应急预案编制 技术标准》，明确各方职责和管理及 技术要求 府等多方协同演练
加强应急预案演练，特别是企业、政
LARGE DAM SAFETY SUPERVISION CENTER, NATIONAL ENERGY ADMINISTRATION
2017年3月23日
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主溢洪道破坏原因：结构较单薄
≈ 38cm
LARGE DAM SAFETY SUPERVISION CENTER, NATIONAL ENERGY ADMINISTRATION
2017年3月23日
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31/45
主溢洪道破坏原因：材料强度低
高程865ft
高程865ft
段不动摇，运用互联网技术进一步提高监督管理 水平、信息共享和应急快速决策能力，建立协调 联动机制 如履薄冰，如临深渊，切实履行好大坝安全管理 各项职责，确保大坝安全！ 大家共勉！
LARGE DAM SAFETY SUPERVISION CENTER, NATIONAL ENERGY ADMINISTRATION
直升机抛投沙袋、石块
堆填大块石
20/45
2月12日至今：主溢洪道持续泄洪
2月13日
2月21日
3
相关部门应急响应
22/45
日常运行管理监督单位
B
A
C
加州水资源部 DWR 运行维护
加州政府 所有
联邦能源 监管委员会 FERC 监管
基于GNSS实时监测的土石坝表面变形时序分析
基于GNSS实时监测的⼟⽯坝表⾯变形时序分析（1.深圳市⽔务规划设计院有限公司，⼴东深圳518000；2.武汉⼤学卫星导航定位技术研究中⼼，湖北武汉430079）要：利⽤茜坑⽔库主坝GNSS⾃动化监测系统的实测数据，采⽤回归分析的⽅法进⾏坝体表⾯变形分析，建⽴包含⽔位和时间的数学模型，摘要：对观测墩位移变化进⾏预测分析，并结合实测值对预测值进⾏验证。
结果表明，茜坑⽔库主坝上下游⽅向的变形主要由⽔库⽔位变化引起，竖直⽅向的变形主要由时效因素引起。
通过建⽴⽔库上下游⽅向变形随⽔位变化的模型，结合实测数据修正，实现了有效的变形预测，预测结果可应⽤于变形监测系统的⾃动预警。
GNSS⾃动化监测系统获取的长期、连续的变形数据，为分析⼟⽯坝表⾯变形的机制提供了数据⽀撑。
关键词：GNSS；变形监测；回归分析；预警；⼟⽯坝；茜坑⽔库20世纪以来，先后发⽣的法国Malpasset拱坝（1959年）、意⼤利Vajaut拱坝（1963年）、我国板桥和⽯漫滩⽔库⼤坝（1975年）、美国Teton⼟⽯坝（1976年）、我国沟后⽔库混凝⼟⾯板堆⽯坝（1993年）等溃坝事件，给当地造成了巨⼤灾害和惨重的经济损失［1-2］。
截⾄2013年，我国共普查库容10万m3及以上的⽔库⼯程98 002座［3］，这些⽔库⼤坝的安全运⾏不仅关系到其⾃⾝效益的发挥，更关系着⽔库下游⼈民的⽣命财产安全，因此对⼤坝进⾏安全监测⼗分必要。
⼤坝变形监测可以直观反映⼤坝运⾏状态，许多⼤坝出现异常，最初都是通过变形监测值发⽣异常反映出来的，因此变形监测被列为⼤坝安全监测的⾸选监测项⽬［2，4-6］。
⼤坝变形监测的⽬的是及时获取⼤坝的表⾯变形信息，为⼤坝安全评估提供数据⽀撑，并在⼤坝出现异常时进⾏预警。
GNSS（Global Navigation Satellite System）是全球导航卫星系统的统称，包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国北⽃系统。
因品质出现的事故及案例
水利工程由于质量问题引发事故的案例世界水坝事故水库垮坝悲剧，如同阴影，伴随着人类自进入“工业革命”时代以来的水库兴建史，一再重演：1864年，英国戴尔戴克水库在蓄水中发生裂缝垮坝，死亡250人，800所房屋被毁。
1889年，美国约翰斯敦水库洪水漫顶垮坝，死亡4000—10000人。
1959年，西班牙佛台特拉水库发生沉陷垮坝，死亡144人。
1959年，法国玛尔帕塞水库因地质问题发生垮坝，死亡421人。
1960年，巴西奥罗斯水库在施工期间被洪水冲垮，死亡1000人。
1961年，苏联巴比亚水库洪水漫顶垮坝，死亡145人。
1963年，意大利瓦伊昂拱坝水库失事，死亡2600人。
1963年，中国河北刘家台土坝水库失事，死亡943人。
1967年，印度柯依那水库诱发地震，坝体震裂，死亡180人。
1979年，印度曼朱二号水库垮坝，死亡5000—10000人。
质量管理（quality management）是指确定质量方针、目标和职责，并通过质量体系中的质量策划、质量控制、质量保证和质量改进来使其实现的所有管理职能的全部活动。
质量管理是指为了实现质量目标，而进行的所有管理性质的活动。
在质量方面的指挥和控制活动，通常包括制定质量方针和质量目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进。
质量管理失败的原因原因之一：缺少远见远见是指洞察未来从而决定企业将要成为什么样企业的远大眼光，它能识别潜在的机会并提出目标，现实地反映了将来所能获得的利益。
远见提供了企业向何处发展、企业如何制定行动计划以及企业实施计划所需要的组织结构和系统的顺序。
缺少远见就导致把质量排斥在战略之外，这样企业的目标及优先顺序就不明确，质量在企业中的角色就不易被了解。
要想从努力中获得成功，企业需要转变其思维方式，创造不断改进质量的环境。
原因之二：没有以顾客为中心误解顾客意愿、缺少超前为顾客服务的意识，虽改进了一些工作但没有给顾客增加价值，也会导致质量管理的失败。
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美国Teton坝溃决
一、工程概况
Teton坝位于美国Idaho州的Teton河上，是一座防洪、发电、旅游、灌溉等综合利用工程。
大坝为土质肥心墙坝。
最大坝高126.5m(至心墙齿槽底)。
坝顶高程1625m，坝顶长945m。
土基坝段坝上游坡：上部为1:2.5，下部为1:3.5。
坝下游坡：上部为：1:2.0，下部为1:3.0。
左岸为发电厂房，装机16MW。
右岸布置有3孔槽式溢洪道。
该坝于1972年2月动工兴建，1975年建成。
岸坡岩基坝段见图1。
肥心墙材料为含黏土及砾石的粉沙，上游坡为1:1.5，下游坡为1:1。
心墙两侧为砂、卵石及砾石坝壳。
大坝防渗心墙用开挖深33.5m 齿槽切断冲积层，槽体用粉砂
土回填。
基底高程1554.5m以
上的两岸坡齿槽坡比为
1:0.5(图1)，槽体切断上部厚
70m的强透水岩体，槽身用与
坝体相同的粉砂土回填。
心墙
下游面有一排水层，由筛选的
砂及卵石填筑，但在心墙与砂
层之间无过渡层。
心墙底部与
图1 位于节理流纹岩地基上的大坝典型剖面
冲积层以及齿槽填土体与岩
壁之间均无过渡层。
在槽底沿
坝全长设帷幕，最大幕深达91.44m。
坝主剖面为单排孔灌浆帷幕，灌浆孔距为3.05m。
两岸齿槽下为3排孔灌浆帷幕，外侧两排孔距均为3.05m，中心排孔距6.10m。
坝址位于Teton河谷的峡谷上。
两岸均为后第三系凝灰岩，节理发育强烈，裂隙宽度一般达0.6～7.6cm，偶有30cm宽的裂隙。
河床冲积层厚约10m。
在坝两端覆盖着约8m厚的风积粉土。
在坝址进行过5个孔的岩石抽水试验，抽水量超过380l/min，影响范围估计达30km，岩石为强透水性。
通过灌浆试验表明，对表层强透水岩体采用深填土齿槽比灌浆处理更为经济。
二、溃坝过程
水库于1975年11月开始蓄水。
1976年春季库水位迅速上升。
拟定水库水位上升限制速率为每天0.3m。
由于降雨，水位上升速率在5月份达到每天1.2m。
至6月5日溃坝时，库水位已达1616.0m，仅低于溢流堰顶0.9m，低于坝顶9.0m。
在大坝溃决前2天，即6月3日，在坝下游400～460m右岸高程1532.5～1534.7m 处发现有清水自岩石垂直裂隙流出。
6月4日，距坝60m高程1585.0m处冒清水，至该日晚9时，监测表明渗水并未增大。
6月5日晨，该渗水点出现窄长湿沟。
稍后在上午7点，右侧坝趾高程1537.7m处发现流混水，流量达(0.56～0.85)m3/s，在高程1585.0m也有混水出露，两股水流有明显加大趋势。
上午10点30分，有流量达0.42m3/s 的水流自坝面流出，这同时听到炸裂声。
随即在坝
下4.5m ，在刚发现出水同一高处出现小的渗水。
新的渗水迅速增大，并从与坝轴线大致垂直，直径约1.8m 的“隧洞”(坝轴线桩号15+25)中流出。
上午11点，在桩号14+00附近水库中出现漩涡。
11点30分，靠近坝顶的下游坝出现下陷孔洞。
11点55分，坝顶开始破坏，形成水库泄水沟槽。
从发现流混水到坝开始破坏约经5h 。
耐人寻味的是，126.5m 高的Teton 土坝不在最大坝高的河岸坝段破坏，而在坝高相对较小的河岸坝段破坏；坝体溃决不发生在坝基为冲积层的河床坝段，而发生在坝基为岩基的岸坡坝段。
图2 溃坝过程照片
三、 溃坝原因分析
Teton 坝溃决后，美国内务部及
Idaho 州组成以Chadwick W. L.为主席
的Teton 坝溃原因调查的独立专家组
(Independent Panel to Review Cause of
Tedon Dam Failure)，该专家组于1976
年10月提出的Failure of Teton Dam
的专门报告。
与此同时，又组织了以
Eikenberry F. W.为主席的美国内务部1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。
图3 槽底填土低应力区
11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。
流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。
12：00过后
坍塌口加宽
失事现场目前的状况
Teton溃坝审查组(U. S. Dept. of Interior Teton Dam Failure Review Group)，该审查组于1977年4月也提出了一个专门报告。
以上述两个报告为基础，内务部审查组于1980年1月提出Teton溃坝调查最终报告。
这3份关于Teton溃坝的官方文件随即对外公开，在这3个报告的基础上，有关水工、地质及高校专家发表了许多文章。
在一系列国际会议上将Teton溃坝原因作为讨论主题。
1987年Engineering Geology期刊1～4期合刊本登出了1985年在Purdue大学召开的以在坝失事为主题的国际研讨会，Teton坝的失事是讨论课题之一。
Seed and Duncan, Fucik, Leps. Penman及Sherard等均在会上宣讲了论文。
专家们认为，由于岸坡坝段齿槽边坡较陡(图1)，岩体刚度较大，心墙土体在齿槽内形成支撑拱，拱下土体的自重应力减小。
有限元分析表明，由于拱作用，槽内土体应力仅为土柱压力的60%。
在土拱的下部，贴近槽底有一层较松的土层(图3)。
因此，当库水由岩石裂缝流至齿槽时，高压水就会对齿槽土体产生劈裂而通向齿槽下游岩石裂隙，造成土体管涌或直接对槽底松土产生管涌(图4)。
图4 Teton大坝破坏过程示意图
四、小结
1985年在大坝失事国际研讨会上，美国咨询工程师Sherard(1987)发表了一段发人深省的意见：“……任一重要大坝都不应在一个人或一个组的指导下进行设计和建造，而没有其他有否决权专家的独立审查。
如果Teton坝的设计，经过完全独立专家们的审查，这种设计就不会被通过，事故也就不会发生。
”。