提堂壩

提堂壩位於美國愛達荷州斯內克(Snake)河支流提堂(Teton)河上。心牆土石壩，最大壩高93m（自河床至壩頂），水庫總庫容3.6億立方米，裝有1台1.6萬kW的水輪發電機組，灌溉面積6.5萬公頃，兼有防洪作用。工程於1971年開工，1975年10月大壩建成並開始蓄水。1976年6月5日發生潰壩失事。

基本介紹

• 中文名：提堂壩
• 位置：愛達荷州斯內克河支流提堂河上
• 開工時間：1971年
• 失事時間：1976年6月5日
• 最大壩：高93m
• 水庫總庫容：3.6億立方米

概述

壩址處河谷兩岸的岩石為流紋岩，是一種熔結的火山灰流凝灰岩，岩層厚15～175m。部分地區有基岩裸露，但山坡大部分地區被坡積物覆蓋。熔結凝灰岩一般都存在著葉理和節理。葉理一般為平臥或緩傾。節理有陡傾和緩傾兩組。陡傾節理延續長度6～30m，最大達60m，節理寬度一般小於1.2cm，個別達10cm；緩傾節理延續長度一般為15m，個別達60m。許多緩傾節理是張開的，其餘全部或局部被粘土、粉土、粉質火山灰或礫石所填充。在高程1554m以上，節理密集度更甚。張開節理使熔結凝灰岩透水性增大。

大壩填築

壩頂高程1625.2m，包括溢洪道在內壩頂全長945m，體積約930萬立方米。

大壩心牆頂寬約15m，上游壩坡為1∶1.5，下游為1∶1。採用低塑性粉土，用標準夯擊式碾壓機壓實到層厚15cm，平均容重不低於墾務局標準葡氏容重的98%，其平均含水量比最優含水量低0.5%～1.5%，滲透係數平均為0.15m/年。在不便壓實之處採用氣夯等工具壓實。壓實後的土料最優含水量小於0.5%，乾容重約為上述最大幹容重的97.3%。

心牆兩側為砂礫石區，用重型履帶式拖拉機和振動碾壓實至30cm，壓實後平均相對容重要求達到94%。

下游壩殼為任意料區，用45t氣胎碾、夯擊式碾壓機、載重汽車或履帶式推土機壓實至30cm厚，細顆粒土料的乾容重為葡氏最大幹容重的97.5%。

上、下游壩面下部設有塊石保護層，每層堆築厚0.9m，利用運輸設備壓實。

上游圍堰是上游壩腳的一部分，壓實情況與礫石區和任意料區相似。

基礎防滲措施

①在河床沖積層中開挖截水齒槽，齒槽最大深度達30m，要求將沖積層全部探除，使心牆直接置於基岩上。齒槽在基岩處的寬度為9.1m。②從高程1554m至兩岸壩頭設定鍵槽。鍵槽深21m、底寬9.1m。施工時，心牆下的岩石表面用高壓水氣沖洗。對鍵槽和截水齒槽底部的部分張開節理和裂隙進行了灌漿處理。在高程1554～1586m之間，鍵槽的側坡面和相鄰的壩頭岩石表面的張開裂隙，用重力法灌粘土漿，或用心牆土料填充壓實。③沿壩基全長設定灌漿帷幕。除1554m高程以下某些透水性比較小的地區用單排孔外，其餘部位均設有3排灌漿孔。3排孔的孔距為3m，最大孔深為79m。溢洪道部位的最大孔深增至79m。孔的方向，下游側的一排鉛直，中間及靠上游側的一排孔則與鉛直線呈30°角斜向兩岸。先灌下游排孔，然後灌上游排孔，最後灌中間排孔。溢洪道基礎除帷幕灌漿外，還進行固結灌漿，並對張開節理進行了處理。灌漿孔總長36000m，耗水泥21000t，砂2330立方米，膨潤土60t，氯化鈣190t。④對心牆底部兩岸岩基表面進行處理，自高程1533m以上心牆底部的薄層坡積物全部挖除，直達良好的基岩，並對表面大的節理作了專門處理。

失事經過與原因分析

1975年10月3日，水庫開始蓄水，至1976年5月13日蓄水至溢洪道堰頂高程，平均上升速度為90cm/d，最大為1.3m/d。

失事過程

1976年6月3日發現右岸壩頭壩腳下游400m和460m兩處滲出清水，滲水量約為0.23和0.15m3/min。當時庫水位為1615.4m。6月4日右岸壩腳下游46～60m處發現有清水滲出，滲水量約0.075立方米/min。6月5日上午7∶45，發現右岸近壩腳1537.7m高程處漏水，至8∶30，估計滲流量為0.57～0.85立方米/秒，至9∶30滲流量即達1.13～1.42立方米/秒。10∶30在壩體下游面1585m高程離右壩頭4.56m處出現濕斑，很快發展成0.28～0.42立方米/秒的滲漏水，並將壩面塊石護坡料沖走，聽到流水聲和巨響。至11∶00在上游水庫內右岸近處出現一個漩渦，直徑迅速擴大，11∶50壩體下游面1620m出現陷洞，隨即壩頂破壞，至11∶57，大壩潰決。

失事後，壩體1/3土料被沖走。發電廠房上部建築、開關站和倉庫全部破壞。廠房下部結構、水輪機、尾水渠等被泥沙埋沒，但溢洪道等建築物基本未受損失。潰壩流量相當於密西西比河洪水期流量。提堂河和斯內克河下游130km，面積780平方公里的地區全部或局部遭受潰水泛濫。4萬公頃農田被淹，沖毀鐵路52km，11人死亡，25000人無家可歸。

失事原因分析

大壩失事後，美國內務部組成了一個官方檢查團和一個非官方檢查團研究失事原因並提出防止今後類似事故重演的措施。

檢查團的主要結論是

右岸壩基鍵槽處心牆因內部沖蝕(管涌)而破壞。具體破壞模式為滲水由截水槽上游張開節理滲入，沿灌漿帽頂部與粉土接觸而流入下游張開節理，通過槽內填土的滲透比降為710，此比降遠遠高於粉土的破壞比降，且槽內填土因拱作用易於發生水力劈裂，又由於有分散性粉土易被沖蝕崩解，濕化的填土塌入張開節理，加劇了槽底附近填土的滲流，使滲透比降更增大，因而沖蝕成孔洞。通過截水槽的滲水進入下游的斜節理，一部分滲水通過十分破碎的流紋岩和山麓堆積，流進壩體下游部位底面節理髮育的岩石，因而在壩趾處出現漏水，逐漸使截水槽填土沖成大洞穴，導致大壩完全潰決。

提堂壩失事在設計上的教訓是對不透水心牆土料的內部沖蝕沒有提供充分的保護。截水槽底面和側面基岩的節理裂縫沒有很好地封閉；底面過窄；兩側開挖的岩坡過陡，對槽中填土起拱作用，引起水力劈裂。