從巖石水力學觀點看幾個重大工程事故摘要：20世紀下半葉發生了3次震驚水利水電工程界的重大工程事故：法國Malpasset雙曲拱壩潰壩；意大利Vajout雙曲拱壩近壩庫區左岸發生2.5億m3的大滑坡；美國Teton土壩在巖基壩段潰決。本文對事故作了簡要介紹，在已有文獻資料的基礎上，從巖石水力學的觀點分析討論了工程事故的出事原因，可供水工建筑設計人員參考。關鍵詞：工程事故巖石水力學Malpasset拱壩Vajont大滑坡Teton壩1前言1895年4月，法國Bouzey重力壩失事。事后分析，失事的原因是該壩設計時未考慮作用于壩基上的揚壓力。20世紀初建造的許多重力壩多未考慮揚壓力，如印度的Khadakwasla等壩(Kulkarni,1994)，均因不夠穩定而采取加固。1959年法國Malpasset壩失事是拱壩第一次潰壩記錄，經檢查，壩的設計符合規范，施工質量良好。直到1987年，通過一次以潰壩為主題的國際研討會，才有了初步結論：左壩肩地基中過大的水壓力使壩基巖塊沿F1斷層滑動而潰壩。1976年，當時世界上最高的土壩，美國Teton壩發生潰壩，經反復查證，確認壩基巖石節理發育，庫水流經巖石裂隙使心墻齒槽土體發生管涌而最終遭致潰壩。1985年，美國BathCounty抽水蓄能電站高壓鋼管中的一條出現了屈曲破壞。盡管設計在鋼管區域精心布置了排水幕，但由于砂巖的層狀構造的特點，排水幕并未起到預期的作用。水電站高壓鋼管在外水壓作用下屈曲破壞的事故國內外均屢有發生。高壓水工隧洞產生水力劈裂也不乏實例。水工隧洞及其它隧道工程塌方事故頻繁，多為巖石裂隙水的不利作用所引發。滑坡是多發性的自然災害。較大的天然滑坡大多是巖體中的滑坡。1963年意大利Vajont拱壩近壩左岸庫區巖體大滑坡體積達2.5億m3，在當時是有記載滑坡中規模、滑速及造成的災害均是最大的。19世紀60年代，巖石力學，特別是巖石水力學尚處于萌芽狀態，沒有估計到滑坡會造成數千人死亡的重大災害，因而未能采取有效的處理及預報措施。2000年4月，西藏易鞏藏布江左岸花崗巖山體發生約3億m3大滑坡。據分析，這次滑坡是山體積雪融化，水滲入山體而觸發的。在水電站工地、公路、鐵路沿線都有因人工開挖而出現巖石高邊坡問題。不少人工巖石邊坡因受降雨、施工用水、生活用水的影響而產生滑坡，造成程度不同的損失。許多工程因采取了以排水為主的綜合處理措施而有效地防止了滑坡。綜上所述，許多工程事故都與巖石水力學有關。本文僅以幾個重大工程事故的實例來說明研究、學習與掌握巖石水力學的重要性和迫切性。2法國Malpasset拱壩潰決2.1Malpasset拱壩簡介Malpasset雙曲拱壩位于法國南部Rayran河上，壩高66m，水庫總庫容5100萬m3。壩頂高程102.55m，頂部弧長223m。壩的厚度由頂部1.5m漸變到中央底部6.76m，屬雙曲薄拱壩。左岸有帶翼墻的重力推力墩，長22m，厚6.50m，到地基面的混凝土的最大高度為11m，開挖深度6.5m。在壩頂中部設無閘門控制的溢洪道。壩基為片麻巖，片理傾角在30°～50°之間，傾向下游偏右岸。較大的片理中部充填糜棱巖。壩址范圍內有兩條主要斷層。一條為近東西向的F1斷層，傾角45°，傾向上游。斷層帶內充填含粘土的角礫巖，寬度80cm。另一條為近南北向的F2，傾向左岸，傾角70°～80°(圖1)。圖1Malpasset拱壩主要地質構造圖2Malpasset拱壩水庫蓄水過程線2.2拱壩潰壩過程Malpasset拱壩于1954年末建成并蓄水。庫水位上升緩慢。歷經5年至1959年11月中旬，庫水位才達到95.2m。這時的壩址下游20m，高程80m處有水自巖石中流出。因下了一場大雨，到12月2日晨，庫水位猛增到100m(圖2)。當日下午，工程師們到大壩視察，研究如何防止滲水的不利作用。因未發現大壩有任何異常，決定下午6點開閘放水，降低庫水位。開閘后未發現任何振動現象。管理人員晚間對大壩進行了反復巡視，亦未見任何異?，F象，于近21點離開大壩。21點20分，大壩突然潰決，當時庫水位為100.12m。據壩下游1.5km對這一災難少數目擊者描述，他們首先感到大壩劇烈顫動，隨之聽到類似動物吼叫的突發巨響，然后感到強烈的空氣波。最終他們看到巨大的水墻順河谷奔騰，同一時間電力供應中斷。洪水出峽谷后流速仍達20km/h，下游12km處Frejus城鎮部分被毀，死亡421人，財產損失達300億法郎。次日清晨發現大壩已被沖走，僅右岸靠基礎部分有殘留拱壩，一些壩塊被沖到下游1.5km處，左岸壩基巖體被沖出深槽。袋2.3貓舍潰壩后的調查傳及分貝析惕孤195拌9謙年友Malpas想se腸t婚拱壩潰壩并造左成的重大災難猶震驚了工程界憐，也因在此之鉛前尚未有拱壩圍潰壩的先例。秧事故發生在壩堪工建設方面，圖尤其是在拱壩腳建設方面為世熱界最先進的國僅家；該壩是由吉最負盛名的設倦計大僻師儀Andce輔Coyn剃e禮設計的；它是賀當時潰壩記錄輸中最高的壩；醒潰壩毀滅混了燕Freju甲s踩市，在最富的錦地中海區造成予重大災害；這縱次事故表明任魚何型式的包括想被認為最安全護的拱壩都會遭得到破楚壞備(Seraf乒i善m陳，扣1987匠)語。龜Malpas念se眉t截拱壩的失事，恨說明了當時對標巖體內水的流科動規律知之甚沃少。這一慘痛盜的教訓大大促笛進了巖石力學野，特別是巖石別水力學的發展桐。本文將摘引厭已發表的文獻回，從巖石水力嚴學觀點分析其饑失事的機理。銹譜柿潰壩原因的官儉方分積析卻霉Malpas副se蘇t牲拱壩所有者法版國農業部于代1波2報月錄5耐日框組建了一個調遼查委員會。幾含個月后提交了若一個臨時報告驕。敢196棕0飾年掌8削月提出代表官互方的最終報告稼，廚196石2辨年夏報告對外梅公獨布甘(Laege花r,1963量)仰。該報告正文蒜只蘋有視5猾5問頁，因術有折4凡0乎個附件，共形刑成三厚本報告綢。委員會委托棟法國電力公術司嚴(EDF辟)橫對大壩應力作啟了復核，最大黑壓應力陰為而6.1MP縣a敞，混凝土抗壓剛安全系數邀為葛5.錯3改。拱冠局部略有乳1MP并a剃拉應力繁。嗓ED濟F程還對拱的獨立衛工作工況進行扮了校核。對左艙岸重力墩也進幟行了復核，在題拱圈單獨作用愿下重力墩是安席全的。沖走的格附有基巖的大臭量混凝土塊均川未發現混凝土旋與巖石接觸面被有破壞跡象。僑混凝土質量良探好，其抗壓強帥度梢為曬33.3MP址a陵～戚53.3MP課a斬。由此判斷，座壩失事是由壩甚基巖石引發的祖。委員會認為云，水的滲流在奪壩下形成的壓料力引發了第一繼階段的破剪壞煮(Jaege尋r,197族9啊，原39太1糟頁單)治。顛畫甲壩工界對潰壩歉原因的討循論綁狡法國官方最終狀報告公開后，乳引起了壩工界丙廣泛重視揮。歐Coyne款andBe來llie毒r霞公司發對婆Malpss葉e羊t悼拱壩地基片麻筋巖進行滲透試蝦驗疑(Belli陣erand風Londe巧,1976既)尸，得出了滲透膜性與應力明顯駕關系。就這一匪關系對拱壩失狼事原因給出了塑明確的解釋，盆并揮由庭Londe(緞198少5灰，聰1987跌)濁在工程地基國繁際會議及大壩忍失事國際研討拴會上作了報告籍。這一期間，利還發表了一些卸重要論文和專盡著，主要紡有持Jaeger辣(196嶺3北，燕1979遵)爸、宴Habib(晌1987泡)柿、平Pos模t巴和禍Bonazz雄i(1987綢)竿、籮Serafi產m(198妹1州，門198誤2饞，棉1987指)紡、鵲Wittk澇e映和山Leonar付ds(198謠7鑰)頂及汝乃華和姜詳忠悔勝士(1995版)爽等迎。拋Malpas帆se重t息拱壩失事至今現已織4俱0局多年，對其失燭事的原因至今猛尚未取得完全倆一致的認識。灶但絕大多數專遷家都認為壩基僚內過大的孔隙亂水壓力是造成棉失事的主要原庸因。決厚Londe疤(1987酬)策的分頑析角樓片麻巖有片理耐構造。試驗研底究表明，當窄粱條形荷載與片擋理垂直時，應寒力向巖體深部浩傳布呈擴散狀噸，而當荷載與挖片理平行時，勿受片理影響，盡應力分布呈條勉帶狀傳至巖體英深部而不能擴目散療(赤圖深3芳)袍。絕Malpas節se冬t堡拱壩由于其與勿片麻巖片理空修間相對關系，鎖左壩肩拱推力館與片理平行，旋右壩肩拱推力笨則與片理垂直繭。左右兩壩肩栽巖體承載后的些應力分布有很墨大差異。由于擊壩左貪有哪F暑1手斷層，在左壩率肩從拱座襖到易F扛1汪斷層形成高應壓力巖體條帶谷。久Bernai測x痕在泛Malpas計se堪t氏拱壩潰壩后對袋地基片麻巖體狹進行過室內滲質透性與應力關郵系的試驗，發聰現片麻巖的滲字透性與應力關寨系十分明顯。衣將這一關系用念指個標釣S毫表示：棗圖玩3罵釣荷載垂直片理除與平行處理應紡力分布責S=k-1搶/k50饒脫工費(1)柴式中幟：解k-叼1戰為拉應力丈為瘋0.1MP偉a甚時巖塊的滲透廊系數阻，級k5壺0究為壓應力狹為罩5MP喇a欠時巖塊的滲透江系數。膏試驗表明芳，狂S漁指標最大值可惠達交20蕩0權。按巖石滲透花性與應力關系畏的試驗結果，常在拱壩推力作蓄用下左壩肩拱綿座莫到惠F牢1橡斷層實際上形德成了條狀防滲珠帷幕，相當于遭一個地下大壩敗。該區域的滲尼透系數僅為周牽圍巖石的滲透歇系數納的篇1/10運0半或更小。由于恭條帶內與條帶結外滲透系數相作差懲10特0腐倍，繞壩滲流稿水頭全消耗在蒜防滲條帶內。陣因而，在防滲作條帶上游就作康用有相應于全膨水頭的壓力。耀左壩基巖體在峰全水頭壓力作業用下獵沿跨F終1情斷層滑動致使尿拱壩潰久決婚(兩圖虜4)涂。逼圖代4Lond纏e次對繡Malpas仔se灣t穗拱壩潰壩原因組的解釋殿綱Wittk搜e治和且Leonar堅d糊s身的分虧析圾丙西捐德房Aache之n那大騰學那Wittk晴e內教授濫在捷198嗎4忍年秋考察確了廳Malpas閘se結t特拱壩遺址后，隊隨即開展了對兵該壩失事原因餡的研究。作態為雞Aache袋n醫大學訪問學者伯，作者曾部分孩地參予了該項傳研究工作知。奏Wittk之e超從巖體滲流的偵增量荷載理論遙，用有限元方伯法分析壩與壩壞基在水壓力、輛自重及滲流荷章載作用下的變邀形和應力。結看果表明，拱壩蜂壩踵處巖體在遼垂直片理方向條產生拉應力，睬該處片理產生館張裂縫。庫水裹進入裂縫并將竭裂縫劈開至下齊部斷層處，在辰裂縫內形成全哨水頭壓力，使泰左壩肩冰至巨F濤薦1范斷層的巖塊失棚穩糾(驚圖傘5舍)丙，大壩潰決。夢圖陷5Witt翁k甲e束對權Malpas華se身t凍拱壩潰壩原因繪的解釋愧圖童4咸及哲圖潑5禮對柜Malpas調se標t槳拱壩破壞分析件形式上一致，播但出發點不相向同。巖體中有艱節理、裂隙、按片理、層面及遇斷層等各種構激造面，水流主爺要順這些構造條而運動。對多鹿數巖石，巖塊遲的滲透性?？勺o忽略不計。從巧這個觀點宴，躺Wittk都e刻提出孕的另Malpas把se桂t哄拱壩潰壩原因州的分析是比較局最實際的冰。知Serafi練m俯與斧Wittk膊e艷的觀點基本一門致。鳳2.4凝曉小股結對嘆Malpas乖se趨t猛拱壩潰壩造成儉了災害。對這項一事故的分析坐研究加深了工緒程界對巖石力冶學的認識，并匹促進了巖石水汽力學的發展，吸目前已成為巖糖石力學的一個們重要的學科分纏支。顯然，巖蠻石水力學的形歉成無論對科學如的發展或對工茫程的安全都有食重大意義踢。擦198廳7設年善在待Purdu盛e閘大學召開的以倘大壩失事為主鮮題的國際研討許會娛上頃燈onard膚s殲主席總結發言好中有一段評論服：華“…牢…辜Malpas衫se插t蕉壩的潰決是推紐動初步形成的來巖石力學成為灰一個茁壯成長梁的巖石工程學弊科衰的效壞主要動力，這浪一學科可以廣普泛應用于土木甜工程，包括大是壩、隧道、大鉆型地下洞室、遵自然巖石邊坡幼及人工巖石邊窄坡的穩定性各餡類問題上乏。慶……”公3疤已意大唯利豐Vajon激t咱拱壩近壩岸庫總巖體大滑坡廚3.1蠟動滑坡的基本情波況皺約195摟9笨年建成的意大艱利飼Vajon遲t神拱壩位扶于梁Piav午e劃河支瓣流熊Vajon摘t刊河上，壩高厚262m怎，當時是世界盆最高的拱壩。豪196棕3旅年家1牲0任月耳9串日柴夜嘉，銷Vajon侄t舒水庫水位達耐700m宮高程，大壩上令游近壩庫左岸羨約勿2.密5杜億液m傭3錢巨大巖體突然屬發生高速滑坡冒，以孟25m偷/秀s干的速度沖入水消庫，偽使拖550蜂0添萬漢m漢3倦的庫水產生巨止大涌浪。大約釋有背300賓0軌萬駱m肉3火的水翻越壩頂抗泄入底寬僅研20m墓的狹窄河谷。吧翻壩的水流在騾右岸超出壩頂泰高度達芬250m棍，左岸達物150m串。水流以巨大內流速滾向下游腰。皂經械Vajon紐t脂河沖硬入朋Piav休e雙河時，經近直幕角的彎轉后席顧卷閑Longar擁on賞e午小鎮及幾個鄰飽近村莊，造成凍生命及財產巨濃大損失，共鴨有蹲250診0段人死訓亡全(Jaege旋r,1979頃)僅。由于拱壩設服計合理，拱座稍巖石堅固且經劫錨索加固，在交如此巨大超嘗載扎(姑估計超過設計煌荷悔載限8處倍大)伶作用下，在262m幕高烘的份Vajon股t奸雙曲拱壩依然紀圪立，基本完啟好。但大滑坡蘋的石碴掩埋了側水庫，堆石高榮度超過壩頂百躺余寒m條，使大壩和水厚庫完全報廢。獎3.2Va須jon嗽t資拱壩簡耗介前央意大咐利抄Vajon遼t紹雙曲拱壩最大煌壩高續262m腰。壩頂高程顆725.5m置，設計蓄水位成722.5m責。壩址河谷深也而窄，壩面弦憑長僅沈160m廈。地基巖石為承灰巖，節理發著育。地基的主竹要問題是節理薪較發育。受法鴿國個Malpas瘦se匯t真拱壩失事的影感響字，攤Vajon稍t增高拱壩竣工后蹈，又采核用宋100坑t矛預應力錨索對藥兩岸壩肩部位偶巖體進行了加拼固。錨索長救55m搞，左社岸敗12頓5爹根，右棍岸拉2誤5肉根。此外還使歌用了大量一般瞧錨筋，對波速快低于剪3000m還/苦s釋的巖體進行固她結灌漿加固。答加固工程竭于綁196臣0窯年計9釘月完成。壯3.3礦逮左岸滑坡區地涂質簡升況暈株圖舍6賊為爬Vajon萬t樂近壩左岸巖層宴的地質圖。地劇層從下到上為菜鮞狀灰巖、泥蜘灰巖、上泥灰翼巖、下白堊系爐巖層、上白堊霧系巖層。整個若巖層靠近河谷演有者60賽0滅～奸700變m度為水平層，內宵部層面為傾扛角輝30島°嗚～剝40膛°利，傾向河谷。表巖層層面類似烘于斜靠背椅紀，刊Vajon劑t雨近壩庫岸大滑設坡的特點與這間種層面產狀特仙點是緊密相關陜的陣。春3.4V聽ajon柜t燈大滑坡簡要過柏程埋柜圖治7芳為敵Vajon電t辣水庫自蓄水開鬼始膏(199鞏0算年都2愈月覽)細至發生大滑窮坡樂(199裳3廳年訓1挪0贊月纖)添時降雨、庫水行位、滑坡速度遮及監測地下水開位的過程線。千由輛于拉Vajon資t核近壩左庫岸械邊坡運動形態描與庫水位密切漸相關，現對這排一滑坡的時間躺過程作簡要敘以述。塔圖沙6Vajo訴n霧t臉滑坡地質剖面亮翠眠水庫蓄水攔前咽單在窩Vajon合t稿水庫庫岸做過援一些勘至測駱(叮包括航遠測陰)埋工作，發現左耳庫岸有一些小畜的古滑坡。這嚴些滑坡分布在潤高程冬700m俱，位于壩上游慢500m己至墓1400m抱一帶。為了觀寫測蓄水后邊坡棍動態，決定將栗庫水位蓄至通650m顏，進行一名次裂1譽∶叛1輩比尺滑坡體現占場試驗。為這粘一試驗作了現污場勘測及位移煎、測壓管、測曠斜儀等項目的哲監測。還進行陳了極限平衡及桃有限元分析。航圖欲7Vajo抄n寬t煉滑坡降丸雨我(E篇)回、庫水齒位嚷(F仇)毫、位移速難率未(G被)詞及測壓管水叼位添(H身)昆過程線綱婚餡第濱1燒期蓄拘水艇(嫌庫水位由劈580m營升至象650m城)去追水庫測自腦196宵0劃年易2功月開始蓄糧水學(修起始水是位株(烘580m諷)林，分自緞196幅0寸年碑7喉月庫水位以每騾天約枝0.3m卵上升，至同她年到1乎1鏟月演9盜日水位達吩650m菠。迎1耳1灑月梅4講日漲庫左岸壩頭處榮發因生神7烘0崗萬斥m下閃3嚷堆石體滑坡，房滑坡體測在屬1懸0騾分鐘內滑入水詳庫。同時在左籠岸迅100止0芬～番1300m規高程處出逐現劍M稱型裂縫。滑坡穿體位移監測表祥明最大位移已夏達每天畏3.6cm培。為邊坡安全拳計，決定將庫特水位碗在腿5院0淘天內由屈650m獲降至耀600m邀。隨著庫水位絕下降，位移迅用速停止發展。顫3.4.3貢196亡1咽年個1螞月臨6嫂日工至鮮1竊0霧月亂1加7輸日蝶低庫水位時四段呢封在這一時段內速進行了以下工沖作榆：燭(1蜜)逃進行了補充地慚震勘探。與水夏庫蓄水前的地偽震勘探資料相危比，表明在相鋼當深度范圍內填巖石有顯著松鉤動批。股(2月)寧認為可能發生粘較大的滑坡會獸將水庫分割成掉兩部分，為此霸在右岸修建直督徑蝕5m此、長罪2km議的隧洞，使水言庫上游部分的陜水能達到壩的癢排水口撓。幅(3旅)宣修建探洞進一扶步查明滑面并竟兼作排水設羞施僅(拍但因位置過高窯難以發揮作坊用萄)蟻。枕(4詠)光增智加酒2早7域個地表位移觀隔測點。零Pa駝du貌a五大學對發蓋生民2.梅0攔～罰2.蜘6趟億奮m在3歉大滑坡時的涌兩浪高度進行水椒力學模型試驗浮研究。用卵石拍模擬滑坡體，絡滑坡延時忘由構60庫s克至殺10mi揪n絹，測出最大涌尖浪高為凍26m胳，因此得出結偉論：只要庫水著位不超過盤720m閣，滑坡對下游每的影響極小。匯3.4.4什196右1劈年白1玩0譽月而1具7唐日慢水庫再次升高凡水位及降低水元位作疊經寨100催d量后庫水位再達毯初次蓄水最高故水位救650m如，在整個蓄水風期間，觀測到訪的地面位移很勝小，幾乎停止傅或小于騎1.5mm志/捎d足。因而決定繼嬌續蓄水，熟由畜196標2船年燒1強月中旬開蓄，扮至視196沸2喊年堅1混2演月末庫水位達屯700m框。這時地表位阻移速率達劇11mm塔/葛d亦，雖然遠小掃于隊2糖年前的最大位桿移蠻36mm勒/釀d池，但仍決定將狹庫水位降低，鴿至盛196僑3處年耽4薪月初降至逐650m披。地面位移速豪率減小至陶2mm第/末d愿。危依放第像3報次提升庫水息位甚嗓水庫初次升、償降水位使洲第款2砌次水位時位移護速率大為減小喜。由此推論氣第浸2去次升、降庫水匙位對奔第站3即次升水也應有會同樣效應。基疼于這種認識，戰決定銅于驕196唇3剩年寄4饑月初漆第濟3非次升高庫水位敗。痕196踢3把年笨9幼月嗽2樂6勺日寺，庫水位達到恰710m鴿時，地表位移揮猛增至拖30mm玻/痰d蔑。決定緊急降支低庫水位，但餓位移速率非但駛不減小，反而厘繼續增加。至清196障3蘋年徐1哨0礦月語9扁日躲，突發的災難慨性的大滑坡最龍終發生了，滑卸坡速度達摧到穿2巡0豪～起30m令/析s聯。救3.5煤加從巖石水力學質觀點分析催Vajon塵t艘大滑歌坡載Vajon料t寶大滑坡及其所挨造成的災難出標乎當時設計人崇員、地質人員瞞及科研人員的溪預料?；掳l禿生后，對其原章因分析意見頗續多分歧。其中絮有兩個現象使由科學家和工程仰技術人員感到管困惑。囑果框滑坡位移速率管與庫水位的關灑系酬Mülle扔r(1964怒)殺在其論儉文謊“望Vajon卷t模河谷的巖石滑正坡欣”鋒給出坡面位移魔與庫水位的關頂系集(水圖斤8李)級。曉圖嶄8拍與改圖探7廚相同，但表達賭的方法更為直來接。由圖明顯株看出，在庫水姜位上升時滑坡蠟加速，庫水下牧降時滑坡停止距。這一現象與傾許多擋堪水你伏土壩滑坡所得域到的經驗相矛片盾，土體總是箱在庫水位降落卡時出現滑待坡泡(Jaege再r,1979魄)暫。對這一現象墨，當時未有滿疾意的解釋。時池至今日，按巖截石水力學觀點陜這一現象在特罩定條件下是正盤常的。由于水沉在巖體中主要客沿其中的裂隙社運動，實際流共速通常比達西花流速束大戒4樹～尊6盯個量級，但土程體中實際流速從與達西流速大警體相當。這就全是巖石水力學堪與孔隙介質滲準流學根本區別胖之一。巖石邊夠坡裂隙中的水研位可與庫水位蜘同步升降踏。種Vajon尖t小近壩庫左岸滑按坡滑面為靠背總椅形。庫水位蜻上升時，滑坡瓣平段被水淹沒住，巖石由濕重世變為浮重，阻猴滑力減小，位杯移因而加大。潛反之，當庫水呢位下降時，阻暗滑采力加大，位移鄭就減小或停止搜。察圖雨8羞嚷庫水脫位鄙(群實戚線稍)拿與巖石位汁移雜(游虛增線撥)滾關系杠瘡尚飼滑坡最大滑融速娃Vajon灑t磚近壩庫岸滑坡哈巨大災害不僅敬由于滑坡體積飄的巨大，更因六最大滑速達帳25m圣/款s鍛?；俨?5m截/傘s裁是鋸Mülle渴r瞇的估計，不是穴也不可能是觀城點值，但為文島獻廣泛引用。席目測估計涌浪伙高達憑220m缸，根據流體力夸學動量理論，另按滑面摩擦系罩數躬0.179陷(次摩擦角略大相于極10°西)俱反算得最大滑陳速為貼32m疏/執s口。另一些報告改則認入水滑速取應稀為趁20蠢～幕25m省/忠s欠。也有人從巖論石沖出對岸高階達察150m價估算滑坡最大昂滑速為盟50m單/何s鍬。上述關皺于哭Vajon汗t宿滑坡最大滑速乏的估算雖為滑際坡發生后的反號分析，但滑坡留速度甚高這一摔點是肯定的?？谠谝譜ajon匠t蠻大滑坡未發生和前，盡管許多壘地質工作者均寶預計到可能產測生滑坡及其規膽模。但都認為抗對于這種靠背甚椅狀的巖石構洞造，滑坡是低唉速型的。沒有丸任何人預先估誕計到該滑坡是濱滑速最快的和楚創記錄的破壞憶性的滑色坡啊(Jaege蠶r,1979塌)脈。這一點如實境地反映了當時緞對滑坡的認識吩水平。艇3.6鼠寇小結漢吹在咱198粱5宿年舉行的大壩膀失事國際討論號會上，奧地利遮的價Müller孩雕Salzbu餓rg(198火7濃)魔在他報告結束叼時說了如下一漿段話雜：傾“釘在多Vajon槳t街災難發生后，字許多人寫文章缺，作報告，認薄為這是一次很泥容易避免的災李害。另一些人嗎則說，這是一筋個不可避免的窯不幸。我認為瓜，這兩種意見顛都是錯誤的。浴災害是人類錯隙誤造成的，肯則定是科學上判葛斷的錯誤，是夫知識匱缺的后錫果陪。汁”距Müller均-Salzb咱ur剛g折的意見值得深涂思。戲在對Vajon枕t鴨滑坡慘劇發生綱近先4萍0服年后的今天，蛇有必要用當今計的知識水平，緣特別是用巖石粉水力學的觀點崗，瘦對蔑Vajon狐t像滑坡進行再認辦識，提高對同場類自然災害的濱預見能力而采欣取相應的措施墊防止其發生，絮或作出正確判字斷和預報，減眼少滑坡造成的不損失。臉4搜示美削國鉆Teto捕n累壩潰決時4.1Te舟to貴n愚簡并介秀簽Teto牌n辛壩位于美斧國玉Idah速o按州遼的皂Teto告n蒜河上，是一座綁防洪、發電、促旅游、灌溉等漠綜合利用工程源。大壩為土質俗肥心墻壩。最濁大壩高咳126.5m長(找至心墻齒槽制底腰)是。壩頂高程磁1625m尋，壩頂長名945m缺。土基壩段壩磁上游坡：上部裹為混1:2.桐5六，下部句為駝1:3.溫5辛。壩下游坡：胖上部為壓：激1:2.弟0惑，下部多為拳1:3.敗0壽。左岸為發電授廠房，裝諒機恭16M贈W掏。右岸布置欲有里3湊孔槽式溢洪道攝。該壩漢于袋197匆2暫年饒2反月動工興建暖，杏197沃5璃年建成倘?；迷敯镀聨r基壩段煉見敗圖搬9梁。肥心墻材料鏈為含黏土及礫凳石的粉沙，上痰游坡川為癢1:1.遙5查，下游坡緒為宅1:隆1擴。心墻兩側為愿砂、卵石及礫兔石壩殼。大壩健防滲心墻用開糖挖深估33.5m稍齒槽切斷沖積丹層，槽體用粉矩砂土回填。基罩底高程盯1554.5靠m計以上的兩岸坡殼齒槽坡比購為巨1:0.5誤(堵圖慮9將)醒，槽體切斷上潮部厚頌70m豎的強透水巖體豪，槽身用與壩口體相同的粉砂宣土回填。心墻身下游面有一排氏水層，由篩選預的砂及卵石填簽筑，但在心墻發與砂層之間無皮過渡層。心墻慘底部與沖積層辰以及齒槽填土濤體與巖壁之間繼均無過渡層。受在槽底沿壩全蕉長設帷幕，最桃大幕深達熄91.44m皇。壩主剖面為范單排孔灌漿帷響幕，灌漿孔距折為竟3.05m橫。兩岸齒槽下駐為角3植排孔灌漿帷幕珠，外側兩排孔雨距均為照3.05m陸，中心排孔距胞6.10m岸。壩址位振于去Teto下n膜河谷的峽谷上裙。兩岸均為后液第三系凝灰眉巖，節理發育禽強烈，裂隙寬呢度一般柳達檢0.與6浸～疾7等.6cm出，偶有井30cm是寬的裂隙。河奧床沖積層厚約咽10m其。在壩兩端覆孫蓋著約恢8m歉厚的風積粉土精。在壩址進行受過川5晃個孔的巖石抽促水試驗，抽水呀量超過捆380l毯/mi屠n廉，溝影響范圍估計矩達重30km燕，巖石為強透計水性。通過灌禍漿試驗表明，澡對表層強透水賓巖體采用深填球土齒槽比灌漿謎處理更為經濟劇。之圖燦9烘憤位于節理流紋岔巖地基上的大辮壩典型剖面污4.2萬盟潰壩過竹程檢班水庫撿于嫂197暫5析年渾1谷1餐月開始蓄水系。坑197癥6識年春季庫水位認迅速上升。擬酒定水庫水位上棚升限制速率為裕每天傍0.3m咽。由于降雨，境水位上升速率衡在婚5襖月份達到每天怎1.2m蝦。至睜6肥月丹5慧日晚潰壩時，庫水船位已達驟1616.0忙m乖，僅低于溢流踩堰頂菠0.9m句，低于壩頂歪9.0m恭。在大壩潰決鐵前采2脹天，即需6種月兇3儲日銹，在壩下段游蘿40鴨0老～駁460妨m紡右岸高尿程擋1532.估5屑～紗1534乖.7m縮處發現有清水磁自巖石垂直裂浮隙流出。醬6博月谷4標日蘭，距壩險60m刺高程念1585.0膝m亞處冒清水，至逼該日塊晚凍9她時，監測表明賭滲水并未增大份。廈6左月蘋5劈日晨黨，該滲水點出黨現窄長濕溝。選稍后在上估午旁7削點，右側壩趾胞高程少1537.7罵m孤處發現流混水晚，流量飼達鉗(0.5請6扛～初0.85)m戒3/圓s置，在高程就1585.0家m階也有混水出露停，兩股水流有喘明顯加大趨勢艷。上影午搜1槽0牢點肉3康0龍分，有流量達松0.42m3送/攏s丸的水流自壩面示流出，這同時胃聽到炸裂聲。以隨即在壩下激4.5m爬，在剛發現出于水同一高處出框現小的滲水。教新的滲水迅速膊增大，并從與非壩軸線大致垂劉直，直徑約乏1.8m回的令“環隧音洞團”調(復壩軸線樁榴號犧15+25架)庸中流出。上匙午茶1傻1日點，在樁幻號記14+0漿0淹附近水庫中出惠現漩渦崖。腸1魚1聞點場3扎0重分，靠近壩頂丟的下游壩出現加下陷孔洞若。暢1君1悄點護5惰5幸分，壩頂開始走破壞，形成水謙庫泄水溝槽。累從發現流混水旦到壩開始破壞縱約太經閑5故h魔。俯耐人尋味的是繩，亞126.5m嘗高泳的傷Teto聰n盈土壩不在最大畫壩高的河岸壩半段破壞，而在訓壩高相對較小離的河岸壩段破漲壞；壩體潰決房不發生在壩基哥為沖積層的河責床壩段，而發掃生在壩基為巖膏基的岸坡壩段骨。陡4.3厲濫潰壩原因分化析驢顯Teto版n似壩潰決后，美恭國內務部餐及遷Idah陡o怪州組成熄以榨Chadwi筍ckW.鉛L惰.琴為主席位的鳴Teto潤n寧壩潰原因調查荷的獨立專家肯組爪(Indep荷endent認Panel譽toRe摧viewC責auseo您fTedo登nDam內Failur棄e輔)域，該專家組撫于繁197糕6去年亦1醬0巡月提出倉的篇Failur都eofT委etonD股a監m功的專門報告。垃與此同時，又灌組織了嬸以甲Eikenb袍erryF跳.W心.光為主席的美國岡內務榮部政Teto碼n嘗潰壩審查劉組紅(U.S.怨Dept.贏ofIn努terior陳Teton拒DamF預ailure份Revie綿wGrou開p政)拍，該審查組糕于癥197重7且年切4保月也提出了一噸個專門報告。命以上述兩個報秋告為基礎，內賺務部審查組呼于云198速0下年廉1鼠月提嗎出清Teto代n倡潰壩調查最終找報告。污這培3柄份關海于炕Teto毀n謠潰壩的官方文革件隨即對外公儲開，在蜻這式3寧個報告的基礎針上，有關水工罩、地質及高校櫻專家發表了許匹多文章。在一并系列國際會議迅上灑將躺Teto授n販潰壩原因作為愈討論主題懂。涼198患7守年計Engine揚ering糕Geolog掀y畢期神刊哲1蓄～哥4養期合刊本登出位了芬198歷5戒年擊在墓Purdu筐e擇大學召開的以扇在壩失事為主診題的國際研討設會蔬，夕Teto樸n孤壩的失事是討蘇論課題之一向。硬Seeda父nd猶Duncan糖,Fuci榴k,Lep貍s.Pen慕ma鳳n餅及預Sherar痕d挖等均在會上宣喜講了論文。念圖爭10的辣槽底填土低應倉力區轉刺專家們認為，睬由于岸坡壩段據齒槽邊坡較寨陡簽(蟲圖核9蜻)繭，巖體剛度較童大，心墻土體炭在齒槽內形成虎支撐拱，拱下現土體的自重應龜力減小。有限饅元分析表明，買由于拱作用，襯槽內土體應力耀僅為土柱壓力寫的教60望%范。在土拱的下賣部，貼近槽底泰有一層較松的診土射層歐(棉圖未10哭)歲。因此，當庫赤水由巖石裂縫鎖流至齒槽時，傍高壓水就會對辰齒槽土體產生主劈裂而通向齒點槽下游巖石裂秤隙，造成土體爛管涌或直接對輩槽底松土產生蘋管梢涌乓(個圖療11誓)介。忽圖紋11Tet蘋o漠n秀大壩破壞過程撈示意圖誰4.4籠透小刷結氣擁198癢5故年在大壩失事侵國際研討會上糊，美國咨詢工肌程徹師尋Sherar活d(1987授)兼發表了一段發蹤人深省的意見然：摩“…拿…件任一重要大壩喜都不應在一個旋人或一個組的痰指導下進行設材計和建造，而惱沒有其他有否解決權專家的獨叨立審查。如處果瑞Teto矛n兔壩的設計，經鞭過完全獨立專削家們的審查，蜂這種設計就不昂會被通過，事旋故也就不會發好生防。光”剛5結語渴本文給出的水潔利水電工頑程灣3陣次重大事故有愧著慘痛的經驗私教訓接。割3諷次事故發生合在衣2換0養世皮紀疏6僑0輛～錄7液0些年代，時值水研利水電工程建漏設的高性潮而工程經驗給相對不足，特廢別是對巖石的麗水力特性知之資甚少，甚至還甘不存在巖石水倉力學這門學科疾。對巖體中的榨滲流問題完全脆照搬土體滲流沿學，即孔隙介放質滲流學的方輝法及經驗來解德決膏。罵Malpas弄se變t妻拱壩失事后，盒對事故的原因嫁眾說紛紜，莫閣衷一是，因為招那時工程界對土巖體滲流規律襖幾乎完全沒有債認識。正是這插次事故使一些柄有遠見的卓識積的學者開始關肢注巖體中水的蓋運動特殊規律作的研究，如前劉蘇聯叛的仰POMM(1德966敏)特、美國庸的留Snow(1偵968訓)奏等人率先燥由巖體裂隙分申布導出滲透張撫量的表達式。蜻到扯197炸4份年滑，即Loui棵s凈第一次玻以大“吉巖石水力鑼學欣”都為題發表長篇渾論文。此后，費對巖石水力學憤的研究如雨后疊春筍般地發展證起來。憐到廊198別7司年塔，賊Lond純e籃、虛Wittk泊e默及覽Serafi尼m摸等人終于從巖朝石水力學的觀廊點如對比Malpas豆se炒t刺拱壩潰決事故沙做出了更深層濤次的分析。他媽們從巖石構造摘來闡述巖體中膽水流的特殊規總律：巖體導水井特性與巖體應搶力狀態的高度姑相關性，揭露斧出羞Malpas尾se務t腐拱壩在第一次臂蓄水即潰決的潤奧秘。永Vajon毯t維近壩庫岸巖體陡大滑坡也顯示分了與土壩滑坡綿完全不同的規述律。土壩滑直吼常發生在水位截降落時段，設咱計土壩需鋼對羽“彼庫水突墨降扇”苗工況進行壩坡稀穩定校核。當熱時人們因為僅行有土體滲流的東概念，不能理附解，為茄何差Vajon茂t慈巖石坡體每當辰庫水位上升時拾位移速率隨之星加大，而庫水絹位降低時，滑酸移速度減小甚個至停止?，F在恢已經非常清楚耍，這是因為與翼土體不同，水顛流在巖體中實單際流速通常比延達西流速大若請干量級。響在育Vajon便t公大滑坡發生以鄙前，沒有人估歌計到滑坡速度橫如此之大而造帽成重大災難。獸在滑坡發生之蠅后，對高速滑甜坡的解釋也差時強人意。這里腳仍表現出對巖器石水力學知之剝不多的實際情焰況。亡Teto望n羨壩潰決不發生搏在土基壩段，障而發生在巖基極壩段。勿需置該言，潰壩的原淹因在于未能把恨握巖石水力學變的特性。這一俱災難發生障在很197思6還年，這時巖石素水力學已初具銳雛形，如果設膛計者有巖石水厭力學的意識，釣本應可以避免蠢潰壩事故。此到炸2酸0脈世使紀禾8霧0識年代以后，由跨于巖石水力學雖的復雜性，或降由于巖石水力越學的知識遠未才普及，各種類租型的工程事故日仍頻頻發生。唯不過與以往不妖同的是，起因扭于對巖石水力笨學欠考慮而發載生的重大事故壟概率日益減小安。這反映出巖排石水力學已逐灰漸成熟，而許陜多工程技術人山員已開始重視煉對巖石水力學丹規律的學習與伴運用的客觀事敵實。武在進景入蘭2畢1喝世紀的今天，玻從巖石水力學叮的觀點來重溫半一下上服述句3術個重大工程事瘦故的教訓，應爽是有意義的。啟參奸崖考掛表文理欠獻：驕禽[1]Be定arJ.杯Modeli窯ngflo視wand例contam匆inntt歇ranspo亭rtin守fractu憤redro堪cks[Z頭].Flo將wand腹contam淺inant捷transp鞠ortin險fract躁uredr隨ocks,粘J,Bea執r,C.妖F.Tsi蘆ng,an鉗dG.D聽eMars丘ily(ed抱s),1-做37,Ac縮ademic華Press燈.訓[2]Be普lloni鑼LG,S竄tefani燥R.尖The蜜Vajon才tslid城e:inst壤rument康ation-留paste屈xperie豬ncean嗎dthe腥modern終appro憲ach[J賢].Eng熊ineeri激ngGeo蔬logy,1澇987,24訴:445-4爭74.清[3]Be給llier紐J,Lon包deP.,環TheM怨alpass賺etDam戰[J].宇Evalua濕tiono諸fDam葵safety愧,Engi志neerin槍gFoun復dation磨Conf.晚Proce兔edings詢,1976,罵76-136薪.全[4]Br絞oiliL宇.New疼knowle蘆dgeso碰nthe腦geomor侄pholog蜜yont香heVaj賓ontsl繡idesu擾rface雖[J].R春ockMe澡ch.En團gn.Ge肢ol.,1朱967,5奴:38-88享.塑[5]Ch崇adwick歸WL.本Chairm搜anof拋Indepe捆ndent果Panel腰toRev光iewCa蝴useof搏Teton暴Dam,仁Failur惜eofT甲etond要am[R]漠.Repo卡rtto晉U.S.桐Depar猜tment僑ofthe幕Inter靜ioran警dStat盈eof扒Idaho范,Dec.致1976.活[6]Ei的kenber茄ryFW舞.Chai麥rmano縱f岔U.S.外Depar亞tment熊ofthe技Inter踩iorTe諒tonDa雷mFail疫ureRe校viewG馳roup[貝R].Fa追ilure奉ofTet清ondam需,ARe爛porto掙fFind坦ings,半Apr.1王977.轉[7]Ei兆kenber漠ryFW價.Chai棍rmano紛f綁U.S.凡Depar貴tment掛ofthe伐Inter東iorTe嗚tonDa京mFail羽ureRe傍viewG賄roup[支R].Fa粱ilure焰ofTet廟ondam壽,Fina北lRepo觸rt,Ja悠n.198肆0旅[8]Fu丟cikB扁E.The塌Teton搜damf只ailure閑-adis給cussio朗n[J].尾Engin撒eering墾Geolo辰gy,19藍87,24:俘207-21位5.腳[9]Ha容bibP.匆TheM密alpass尚etdam踩failu塑re[J]砍.Engi采neerin攻gGeol炊ogy,1肢987,24真:331-3及38.臨[10]H裙endron唯AJ,王Patton兆FD.引TheVa卵jonts觀lide-a鳥geote秀chnica普lanal唉ysisb叔asedo犯nnew棄geolog糟icobs時ervati附onsof折thef膨ailure抓surfa神ce[J]康.Engi姑neerin鄙gGeol筐ogy,1壞987,2儲4:475-訂491.齡[11]J畫aeger出C.The自Malpa亡ssetr凈eport劫[J].W渾aterP雖ower,華1065,1敏5(2):5步5-61.縮[12]J形aeger曾C.The產Vajon報trock超slide禮[J].冶Water掛Power,另1965,1淋7(3):1修10-111淡.扎[13]J碗aeger去C.The噸Vajon信trock茂slide期[J].蝕Water蟲Power,勁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