大坝失事原因分析
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大坝失事原因分析
勘查技术与工程 戚利荣 2014110087
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。
（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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 堵塞泄水建筑物，直接威胁
（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。）
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应力，从而使建筑物受到破坏，研究
表明还没有因为地震而造成混凝土坝失事的事例发生。
（2） 施工。 质量是工程的生命线， 据我国垮坝失事分析， 1954～1990
（ 地年质，1）构由设造于等计施多。工个水质学工量科建问，设题需是而要一造各个成个复水领杂库域过失的程事，科的涉学占及技到术38水人%，文员因、紧此地密应质配给、合予岩，足土对够、筑的地坝重震可、
能视性。以在及工可程能建出设中现必的问须题严进格行按研照究国。家对的于工复程杂建岩设基规和定软做弱，土采基取，发必包须形式针， 对础建地性设基研单材究位料工应和作对结 的 承构同担进时施行，工周有的密必单研要位究采进，取行采现资取代格必审计要查算的。技地术施基和工处计单理算位措理应施论具等，备等对与。大大在坝坝作施工基工 和程运规行模状相态适进应行 的施数工值能模力拟和，施以指工导经水验工，设必计须。严例格如按利施用工大承型包有合限同元施程工。序 对大坝坝体施影工响应区有域严进格行的静质动量力检应查力制应度变和、质渗量流控分制析系，统研，究各对种施因工素单对位坝进体行应监 力场和渗流场的影响，对容易导致坝体失事的部位进行工程处理。 督、检查、评估和验收，以确保工程质量。
马 尔 帕 塞 拱 坝
建 坝 前 的 地 质 情 况 简 介
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。
的意义。
圣 弗 朗 西 斯 坝
•
大坝失事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 。
马 尔 帕 塞 拱 坝
下游立面(阴影部分为失事后残存坝体)
平面图
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!
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
勘查技术与工程 戚利荣 2014110087
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。
（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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 堵塞泄水建筑物，直接威胁
（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。）
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应力，从而使建筑物受到破坏，研究
表明还没有因为地震而造成混凝土坝失事的事例发生。
（2） 施工。 质量是工程的生命线， 据我国垮坝失事分析， 1954～1990
（ 地年质，1）构由设造于等计施多。工个水质学工量科建问，设题需是而要一造各个成个复水领杂库域过失的程事，科的涉学占及技到术38水人%，文员因、紧此地密应质配给、合予岩，足土对够、筑的地坝重震可、
能视性。以在及工可程能建出设中现必的问须题严进格行按研照究国。家对的于工复程杂建岩设基规和定软做弱，土采基取，发必包须形式针， 对础建地性设基研单材究位料工应和作对结 的 承构同担进时施行，工周有的密必单研要位究采进，取行采现资取代格必审计要查算的。技地术施基和工处计单理算位措理应施论具等，备等对与。大大在坝坝作施工基工 和程运规行模状相态适进应行 的施数工值能模力拟和，施以指工导经水验工，设必计须。严例格如按利施用工大承型包有合限同元施程工。序 对大坝坝体施影工响应区有域严进格行的静质动量力检应查力制应度变和、质渗量流控分制析系，统研，究各对种施因工素单对位坝进体行应监 力场和渗流场的影响，对容易导致坝体失事的部位进行工程处理。 督、检查、评估和验收，以确保工程质量。
马 尔 帕 塞 拱 坝
建 坝 前 的 地 质 情 况 简 介
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。
的意义。
圣 弗 朗 西 斯 坝
•
大坝失事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 。
马 尔 帕 塞 拱 坝
下游立面(阴影部分为失事后残存坝体)
平面图
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!
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