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同学们好

通过前面课程的学习

我们知道

任何一种水工建筑物

无论是重力坝、拱坝还是土石坝

无论是溢洪道、隧洞还是水闸

工程的安全都是第一位的

若建筑物出现安全事故

发生失事跨坝

将会给下游人民的生命财产

带来重大的损失

特别是随着经济社会的发展

以及城市化进程的加快

人口和财产高度集中

这种事故的后果也会越来越严重

历史上

发生水工建筑物失事的案例很多

本节课我们选取几个典型的

水工建筑物破坏案例进行分析学习

吸取经验教训

以加深对水工建筑物安全的认识

以及对本门课程相关内容的理解

提高日后参与水利工程设计建设的技术水平

1、美国Francis大坝

该坝为混凝土重力拱坝

坝高61m

1926年建成

蓄水近两年后

于1928年3月

大坝在午夜时分垮坝

事先无任何迹象

溃坝造成43m深的洪水下泄

造成420人死亡

如图所示为溃坝后的场景

坝址处仅剩余部分坝段

其余坝段全部被冲垮

经调查结果表明

坝基地质条件复杂

大坝修建在古滑坡体上

坝基软弱

抗滑稳定性差

而且在设计和施工中也有很多缺陷

没有进行基础灌浆

设计时没有计入扬压力

坝肩也没有设置减排扬压力的措施

另外

坝高后期加高了6m

总的水推力增加

但是底宽并没有增厚

也是导致大坝抗滑失稳的原因

2、法国马尔巴塞大坝

该坝为60m高的双曲薄拱坝

左岸设置了11m高的重力墩

1959年建成

蓄水数月后

当年12月溃坝

造成约500人死亡

如图所示为溃坝后的场景

大坝失事的根本原因在于未勘察到

坝体下游侧的地质断层

坝基下的扬压力远大于设计估计值

而暴雨又增加坝基扬压力

引起坝基失稳

致使左岸坝体上抬

部分坝块被冲走

上述两起溃坝事故的原因均在于

对坝基地质缺陷的把握不足

以及设计时没有充分考虑坝基扬压力

对大坝稳定性的不利影响

3、意大利瓦依昂拱坝

该拱坝高度262m

1961年建成

1963年库区左岸2.7亿方的滑坡体滑入水库

造成右岸涌浪超过坝顶260m

左岸涌浪超过100m

导致下游2600多人死亡

水库淤满报废

如图所示为事故发生后水库被淤满的场景

事故的原因在于对库区滑坡体的认识不足

因各方判别意见不一致

未对滑坡体进行处理

另外

暴雨引起滑坡体内部的

地下水位和孔隙水压力上升

岩土体的抗剪强度参数降低

造成失稳滑坡

值得一提的是

在这场灾难中

大坝本身却幸免于难

仅小范围有轻微损伤

这也表明拱坝的超载能力较强

拱梁系统的应力可自行调整

承受较大的荷载而不发生应力破坏

所以

这起事故的重点不是大坝

而是库区滑坡堆积体的稳定问题

这类问题在我国西部高山峡谷的地区

水利水电工程建设中广泛存在

如图所示为

澜沧江上游古水水电站库区滑坡堆积体群

库区分布有高度达几百至上千米的大型堆积体

岩土体物质相对松散

抗剪强度不高

稳定性可能不足

加之方量巨大

一旦滑坡

将引起库区涌浪

造成枢纽建筑物的破坏甚至漫顶溃坝事故

因此

必须重视库区的前期地质勘察工作

深入调查滑坡体的分布、规模

岩土体性质以及堆积体的稳定性

并采取相应的避让或加固治理措施

避免堆积体失稳滑坡造成严重事故

4、美国Teton坝

该坝为心墙土石坝

高度93m

于1975年建成后蓄水

1976年6月发生溃决

坝体1/3的土料被冲走

下游130km、面积780平方公里的地区遭受水灾

4万公顷农田被淹

冲毁铁路52km

11人死亡

25000人无家可归

事故的原因在于土石坝发生了渗透变形

在心墙粘土与右岸坝肩的接触部位发生了冲蚀

造成管涌

如图所示为该坝发生事故时的系列照片

可以看出

右岸下游侧的土石坝逐渐被冲蚀

范围逐渐增加

携带的土颗粒逐渐增多

出水变的浑浊

最后造成大范围的溃坝

因此

对于土石坝

渗透稳定问题是其关键问题

必须做好防渗体和反滤层的设计和施工质量

并重视对坝体渗漏量和渗水浑浊程度的观测分析

准确判断大坝的渗透稳定性

5、青海沟后面板堆石坝溃坝

该坝为砂砾石面板坝

高度71m

1989年建成

1993年溃坝

造成300多人死亡

如图所示为溃坝后的场景

大坝溃决后溃口形状为倒梯形

上口宽139m

下口宽61m

有9块宽14m的面板折断

溃坝的主要原因是面板顶端

与防浪墙底板接缝橡胶止水片

因质量低劣而破坏

严重漏水

使防浪墙底板与砂卵石间产生接触冲刷

以及坝体砂卵石产生管涌

导致防浪墙沉陷倾倒

库水漫过防浪墙冲刷坝体

其他原因还有疏于管理

大坝出现异常现象时

未能开闸放水

以减轻事故破坏

失事前早已发现大坝下游面有渗水

防浪墙沉陷严重

而未能采取有效的处理措施

6、面板堆石坝的面板挤压破损问题

近年来建设的几座高面板堆石坝

在取得成功经验的同时

部分工程出现了面板挤压破损的问题

如图所示

为天生桥一级面板堆石坝发生的

面板挤压破损现象

河床部位的多处面板

在垂直缝处发生挤压破损

出现混凝土被压碎

钢筋隆起等

进而造成坝体渗漏量增加

安全运行受到不利影响

根据一些专家学者的研究成果

发生面板挤压破损的

主要原因在于坝体堆石料的变形量大

带动面板向河床中央部位位移

同时面板在水压力作用下向下游发生挠曲

使得面板垂直缝顶部混凝土的挤压应力

大于其抗压强度发生破损

关于挤压破损的修复处理和预防措施

尚需进一步的研究

7、2008年汶川地震造成的土石坝震害

如图所示为2008年汶川地震时造成的

几座土石坝发生坝顶震陷

下游坝坡表层滑动、坝顶和防浪墙开裂等现象

经震害调研结果表明

土石坝地震初始破坏都发生在

地震放大效应较为强烈的坝顶区附近

这部分土体最先失去平衡而产生滑动

随之发生松动、滑坍

因此需特别重视坝顶区的抗震设计

土石坝的抗震计算和抗震措施的研究较为复杂

有待进一步深入

8、美国奥罗维尔坝溢洪道事故

该坝是美国最高的土石坝

高度234m

2017年2月

溢洪道发生泄洪事故

紧急疏散下游18.8万居民

如图所示为发生泄水事故

以及溢洪道泄槽被大面积冲刷破坏的场景

经事故调查

主要原因为泄槽基岩条件差

泄槽老化、底板产生裂缝

高速水流侵入底板下部

掀起大范围的底板

使得冲刷范围不断扩大

另外也存在大坝安全监管机制不健全

安全检查频次不足等问题

以上是几个典型的水工建筑物破坏案例

类似的案例还有很多

同学们可以收集和参考更多的文献

总结其原因

多为地质勘察不够深入细致

坝基发生破坏、泄流能力不足引起漫顶溃坝

渗流控制措施不当

失稳滑坡、冲刷破坏、地震等

那么

为防止水工建筑物失事

我们应该采取什么对策呢

总体上来说

应从设计、施工、运行管理三个方面着手

设计方面

水工建设涉及到多个学科

需要各个领域的科学技术人员紧密配合

对可能出现的各种技术和安全问题进行研究

开展深入可靠的设计

充分保证建筑物的安全

施工方面

施工质量是工程的生命线

由于施工质量问题

而造成水工建筑物失事的现象是比较普遍的

因此必须给与高度重视

严格把控施工质量

管理方面

完善的大坝管理制度是工程充分发挥作用的前提

要建立和健全大坝管理机构

对大坝进行定期养护、维修、安全监测

严格按照规程操作运行

并做好洪水预警、 防汛调度等工作

只有做好了以上三个方面

保障水工建筑物的安全

才能达到水利工程兴利除害的目的

以上是本节课的内容

到此

本课程的内容我们已全部学习完毕

希望通过本课程的学习

同学们不但能掌握各种水工建筑物的设计方法

更能培养解决实际工程问题的能力

提高开展水利工程设计施工或研究工作的基本素养

做到结合实际情况

全面思考问题

注重技术安全和经济合理

具备适应行业发展和需要的与时俱进的能力

为将来开展水利工程的建设工作打下良好的基础

祝同学们都能取得更多的进步

本门课程就到这里

谢谢大家

再见