簡介
馬爾巴塞拱壩(Malpasset Arch Dam) 位於法國東南部瓦爾(Var)省萊朗河(Rayran)上,壩址距出海河口14km,專為附近70km範圍內供水、灌溉和防洪等需要而修建。壩址位於寬約500m的峽谷河段,河底高程42m,底寬30m,河谷呈梯形,左岸岸坡比右岸平緩。壩址岩體由帶狀片麻岩組成,岩層走向一般為南北向。左岸和右岸下部為片狀結構,右岸上部為塊狀結構 。
大壩設計
拱壩的設計由法國著名的柯因-貝利葉(Coyne et Bellier)公司負責。根據地形特徵,採用上下游壩面隨高程變化的雙曲薄拱壩。最大壩高66m,壩頂高程102.55m,壩頂長222.7m,中心角為121°,相應上游面半徑為105m。壩的厚度從壩頂1.5m向下增加到底部為6.78m。由於左岸岩石堅固性較差和為使壩型對稱,在左岸上部設有推力墩,推力墩長22m,寬6.5m,最大高度11m,嵌入基岩6.5m,將拱的推力傳至基岩,並在推力墩的上游設定翼牆擋水,以避免推力墩直接承受上游水壓力。溢洪道布置於壩頂中部100.4m高程,長約30m,為自由溢流式。溢洪道下游設有加筋混凝土護坦 。
大壩潰決
大壩於1952年開工,1954年建成,初期蓄水較緩,歷時4年尚未蓄滿。1959年7月的測量結果表明,壩和壩基的位移值偏大。同年12月初連降大雨,庫水位迅速上升,接近壩頂時(12月2日21時10分左右),大壩突然潰決失事,共死亡和失蹤500餘人,財產損失達300億法郎。
馬爾巴塞壩是第1座失事的現代雙曲薄拱壩,也是直到當時拱壩建築史上惟一的一座在瞬間幾乎全部破壞的拱壩,因而引起了世界各國壩工界的極大重視 。
潰壩研究
大壩潰決後,法國政府於1959年12月、1960年和1962年分別成立了調查委員會、專家委員會和反證專家委員會。3個委員會都在現場進行調查、補充勘探、室內外試驗和原設計檢查。與此同時,壩的設計單位柯因-貝利葉公司也進行了不少勘查和研究。
從大壩破壞到20世紀末的40餘年中,人們一直在研究大壩失穩破壞的原因。遺憾的是,未能取得一致的看法。綜合起來,可有如下的造成垮壩的原因:
①不利的地質條件。大壩的地質條件極為不利,壩址片麻岩在河床呈片狀結構,其中含千枚岩,並含有較軟夾層和細微裂隙;岩石的強度較低,承載力不高。
②此前拱壩都不設排水,而根據柯因一貝利葉公司及一些專家分析,岩體的滲透係數受應力場的作用將出現大幅度的提高,從而出現揚壓力和滲透力異乎尋常的大,並將大壩壩肩岩體推出,導致失穩破壞。
③還有一些專家認為,上游的庫水滲入左岸地基中的一個大楔形體,由於下游缺乏排水,故揚壓力增加,使左岸地基的滑裂岩體發生剪下破壞,由左岸的破壞引起右壩肩的破壞。
④20世紀90年代,特別是1999年在巴黎召開的國際岩石力學大會上,德國的費舍曼(Fishman)提出了馬爾巴塞壩破壞的細觀力學及非線性力學分析。他認為大壩失穩破壞的過程為岩基開裂,壩基轉動,壩基下游壓碎,故剪下破壞的過程實際上決定於岩體的抗壓強度 。