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词条 提堂坝
释义

提堂坝位于美国爱达荷州斯内克(Snake)河支流提堂(Teton)河上。心墙土石坝,最大坝高93m(自河床至坝顶),水库总库容3.6亿m3,装有1台1.6万kW的水轮发电机组,灌溉面积6.5万hm2,兼有防洪作用。工程于1971年开工,1975年10月大坝建成并开始蓄水。1976年6月5日发生溃坝失事。

概述

坝址处河谷两岸的岩石为流纹岩,是一种熔结的火山灰流凝灰岩,岩层厚15~175m。部分地区有基岩裸露,但山坡大部分地区被坡积物覆盖。熔结凝灰岩一般都存在着叶理和节理。叶理一般为平卧或缓倾。节理有陡倾和缓倾两组。陡倾节理延续长度6~30m,最大达60m,节理宽度一般小于1.2cm,个别达10cm;缓倾节理延续长度一般为15m,个别达60m。许多缓倾节理是张开的,其余全部或局部被粘土、粉土、粉质火山灰或砾石所填充。在高程1554m以上,节理密集度更甚。张开节理使熔结凝灰岩透水性增大。

大坝填筑

坝顶高程1625.2m,包括溢洪道在内坝顶全长945m,体积约930万m3。

大坝心墙顶宽约15m,上游坝坡为1∶1.5,下游为1∶1。采用低塑性粉土,用标准夯击式碾压机压实到层厚15cm,平均容重不低于垦务局标准葡氏容重的98%,其平均含水量比最优含水量低0.5%~1.5%,渗透系数平均为0.15m/年。在不便压实之处采用气夯等工具压实。压实后的土料最优含水量小于0.5%,干容重约为上述最大干容重的97.3%。

心墙两侧为砂砾石区,用重型履带式拖拉机和振动碾压实至30cm,压实后平均相对容重要求达到94%。

下游坝壳为任意料区,用45t气胎碾、夯击式碾压机、载重汽车或履带式推土机压实至30cm厚,细颗粒土料的干容重为葡氏最大干容重的97.5%。

上、下游坝面下部设有块石保护层,每层堆筑厚0.9m,利用运输设备压实。

上游围堰是上游坝脚的一部分,压实情况与砾石区和任意料区相似。

基础防渗措施

①在河床冲积层中开挖截水齿槽,齿槽最大深度达30m,要求将冲积层全部探除,使心墙直接置于基岩上。齿槽在基岩处的宽度为9.1m。②从高程1554m至两岸坝头设置键槽。键槽深21m、底宽9.1m。施工时,心墙下的岩石表面用高压水气冲洗。对键槽和截水齿槽底部的部分张开节理和裂隙进行了灌浆处理。在高程1554~1586m之间,键槽的侧坡面和相邻的坝头岩石表面的张开裂隙,用重力法灌粘土浆,或用心墙土料填充压实。③沿坝基全长设置灌浆帷幕。除1554m高程以下某些透水性比较小的地区用单排孔外,其余部位均设有3排灌浆孔。3排孔的孔距为3m,最大孔深为79m。溢洪道部位的最大孔深增至79m。孔的方向,下游侧的一排铅直,中间及靠上游侧的一排孔则与铅直线呈30°角斜向两岸。先灌下游排孔,然后灌上游排孔,最后灌中间排孔。溢洪道基础除帷幕灌浆外,还进行固结灌浆,并对张开节理进行了处理。灌浆孔总长36000m,耗水泥21000t,砂2330m3,膨润土60t,氯化钙190t。④对心墙底部两岸岩基表面进行处理,自高程1533m以上心墙底部的薄层坡积物全部挖除,直达良好的基岩,并对表面大的节理作了专门处理。

失事经过与原因分析

1975年10月3日,水库开始蓄水,至1976年5月13日蓄水至溢洪道堰顶高程,平均上升速度为90cm/d,最大为1.3m/d。

失事过程

1976年6月3日发现右岸坝头坝脚下游400m和460m两处渗出清水,渗水量约为0.23和0.15m3/min。当时库水位为1615.4m。6月4日右岸坝脚下游46~60m处发现有清水渗出,渗水量约0.075m3/min。6月5日上午7∶45,发现右岸近坝脚1537.7m高程处漏水,至8∶30,估计渗流量为0.57~0.85m3/s,至9∶30渗流量即达1.13~1.42m3/s。10∶30在坝体下游面1585m高程离右坝头4.56m处出现湿斑,很快发展成0.28~0.42m3/s的渗漏水,并将坝面块石护坡料冲走,听到流水声和巨响。至11∶00在上游水库内右岸近处出现一个漩涡,直径迅速扩大,11∶50坝体下游面1620m出现陷洞,随即坝顶破坏,至11∶57,大坝溃决。

失事后,坝体1/3土料被冲走。发电厂房上部建筑、开关站和仓库全部破坏。厂房下部结构、水轮机、尾水渠等被泥沙埋没,但溢洪道等建筑物基本未受损失。溃坝流量相当于密西西比河洪水期流量。提堂河和斯内克河下游130km,面积780km2的地区全部或局部遭受溃水泛滥。4万hm2农田被淹,冲毁铁路52km,11人死亡,25000人无家可归。

失事原因分析

大坝失事后,美国内务部组成了一个官方检查团和一个非官方检查团研究失事原因并提出防止今后类似事故重演的措施。

检查团的主要结论是

右岸坝基键槽处心墙因内部冲蚀(管涌)而破坏。具体破坏模式为渗水由截水槽上游张开节理渗入,沿灌浆帽顶部与粉土接触而流入下游张开节理,通过槽内填土的渗透比降为710,此比降远远高于粉土的破坏比降,且槽内填土因拱作用易于发生水力劈裂,又由于有分散性粉土易被冲蚀崩解,湿化的填土塌入张开节理,加剧了槽底附近填土的渗流,使渗透比降更增大,因而冲蚀成孔洞。通过截水槽的渗水进入下游的斜节理,一部分渗水通过十分破碎的流纹岩和山麓堆积,流进坝体下游部位底面节理发育的岩石,因而在坝趾处出现漏水,逐渐使截水槽填土冲成大洞穴,导致大坝完全溃决。

提堂坝失事在设计上的教训是对不透水心墙土料的内部冲蚀没有提供充分的保护。截水槽底面和侧面基岩的节理裂缝没有很好地封闭;底面过窄;两侧开挖的岩坡过陡,对槽中填土起拱作用,引起水力劈裂。

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更新时间:2024/12/23 20:42:41