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三峡大坝存在的严重安全技术问题和产生问题的根本原因

网传谷歌地球APP显示的不同年度形状迥异的三峡大坝图片
网传谷歌地球APP显示的不同年度形状迥异的三峡大坝图片 网络图片

今年七月网络谷歌图片引发三峡大坝是否存在移位议题的讨论,中国官方出面澄清似乎越描越黑,引发舆论诸多质疑。旅居德国的水电专家王维洛对此议题做出了深入的研究,以下是王维洛先生为法广撰写文章:

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三峡大坝存在的严重安全技术问题和产生问题的根本原因

作者:王维洛

3 gorges Chine
3 gorges Chine capture

一、摘要

三峡大坝从左至的布置为:三峡船闸,垂直升船机,左岸非溢流坝段和电源电站、左岸电站,泄洪坝段,右岸非溢流坝段和右岸电站,右岸地下电站,一共由113个独立的坝块组成,坝块与坝块间进行接缝处理。每一个坝块可能有弹性变形,但是三峡大坝不存在弹性变形,因为大坝不是一个整体结构,坝块与坝块之间是靠接缝连接的,坝块高低又大不相同,大坝变形不可能是连续的。

根据已经掌握的资料,三峡大坝存在的严重安全技术问题主要在以下几个部位(自左到右):

  三峡船闸;

  三峡升船机;

  三峡大坝左厂房1号到5号坝块;

  三峡大坝泄洪坝段。

三峡大坝存在的严重安全风险的根本原因在于

  过高估计三峡大坝地基的所谓的“天赐”条件;

  大量使用炸药破坏了坝基和山体的稳定,仅开挖三峡船闸河道所使用的炸药量2.2多达2.2万吨;

  钢筋使用量过低,降低了钢筋混凝土的强度;

  为创造世界纪录,追赶速度,忽略混凝土浇筑过程中的温度处理;

  为了节省建造成本而降低混凝土的质量;

  大坝坝块高低之间相差很大,而大坝的稳定只是从最高的、坝基最宽的坝块出发,忽略了最低的、坝基最窄坝块的稳定;

  三峡工程的早期投资被挪用投入股票市场;

  三峡大坝工程层层转包,最终由非专业的农民工完成;

  负责三峡大坝工程质量检查的院士们的失职,说假话;

  负责三峡大坝工程建造公司领导层的腐败。

二、道歉与致谢

笔者首先必须向读者道歉,虽然一直以来笔者对三峡工程持批判态度,对三峡工程质量也持怀疑与批判的态度,但是总以为,林一山利用建设葛洲坝大坝工程的机会,在宜昌聚集了二十万中国水电专业建设队伍,准备建设三峡大坝。以这支专业建设队伍,三峡大坝质量就是差,也不会太差。中国人的人定胜天的思维多么根深蒂固,也不至于会到丧失理智的地步,会用2.2万吨的炸药(投在广岛的原子弹的爆炸威力相当于1.5万吨炸药)去炸开三峡船闸通道。看来笔者真是错了,三峡大坝存在的严重安全技术问题,其严重程度远远超出笔者原来的估计。

笔者在这里对本次三峡大坝安全问题讨论的所有参与者表示感谢,是你们的参与,使得这个关系到中华民族子孙后代命运的问题,能够在我们这一代人的手中更加清晰一些。笔者特别要感谢那些参与三峡大坝建设的工程师与管理者,用亲身经历指出三峡大坝的质量问题,指出三峡大坝工程层层转包的问题;笔者特别要感谢指出三峡工程领导层挪用建设三峡大坝资金用于投资股票市场的朋友;特别是要感谢原川大水利系的朋友,他们指出在三峡大坝工作的校友对拆坝与不拆坝问题的迷茫;特别要感谢原华东水利学院或者原河海大学的朋友,他们指出教授们、老师们发自内心的对三峡工程的反对。笔者特别要感谢马可安先生对三峡大坝安全问题的独到的分析;笔者要特别感谢最早揭露三峡大坝存在两千多条裂缝的记者、现在闲赋在家的年轻力壮的赵世龙先生,祝他有朝一日能够在神州大地上重操旧业,自由发声。

三、三峡大坝由113个独立的坝块组成,坝块与坝块间进行接缝处理

根据《百度百科》,三峡大坝为混凝土重力坝,坝顶高程海拔185m,最大坝高坝181m,轴线全长2309.47米。

从长江左岸至右岸三峡枢纽建筑物的布置是:三峡船闸,垂直升船机,左岸非溢流坝段和电源电站、左岸电站,泄洪坝段,右岸非溢流坝段和右岸电站,右岸地下电站。

三峡大坝为混凝土重力坝,最大坝高181米(坝顶高程185米,坝基高程4米);坝轴线全长2309.47米。大坝由非溢流坝段、厂房坝段和泄洪坝段组成,非溢流坝段用来挡水,厂房坝段用来发电,泄洪坝段用来泄洪。

三峡大坝的功能坝段从左到右布置如下:

通航建筑物坝段、左岸厂房坝段、泄洪坝段、右岸厂房坝段(后再增加右岸地下电站)。

  通航建筑物坝段包含船闸与左岸1至18号非溢流坝块(含升船机和临时船闸);

  左岸厂房坝段包含左岸1至14号厂房坝块及对应电站厂房(共14个坝块,对应14台发电机组);

  泄洪坝段由23块泄洪坝块组成;在左岸厂房坝段与泄洪坝段之间是左导墙坝块及左导墙;

  右岸厂房坝段包含右岸15至26号共12个坝块,对应12台发电机组与右岸非溢流坝段1至7号坝块。泄洪坝段与右岸厂房坝段之间是右纵坝段。

三峡大坝由113个独立的坝块组成,坝块临水面的宽度并不是一致的,比如泄洪坝段的23块坝块的宽度为21米,厂房坝段的宽度为25米。坝块与坝块间进行接缝处理。每个坝块单独受力,利用重力保持稳定。

正因为三峡大坝由113个独立的坝块组成,坝块与坝块间进行接缝处理。所以,每一个坝块可能有弹性变形,比如受温度影响、水压力影响的变形;但是三峡大坝不存在弹性变形,因为大坝不是一个整体结构,坝块与坝块之间是靠接缝连接的,坝块高低又大不相同,大坝变形不是连续的。

图2:三峡大坝坝块之间接缝示意图,
图2:三峡大坝坝块之间接缝示意图, 网络图片

图2:三峡大坝坝块之间接缝示意图,

图片来源:水电站大坝之重力坝,北极星水力发电网,https://m.sohu.com/n/473434990/?wscrid=95360_2

中国长江三峡集团有限公司微信公众号“三峡小微”说(三峡大坝)坝体变形处于弹性状态。而中国工程院院士陈厚群将其修改为“它基本上是处在弹性范围以内”。

“三峡小微”的“坝体变形处于弹性状态”,与陈厚群的“它基本上是处在弹性范围以内”,意思是不同的。希望读者自己体会一下。

早在2003年5月21日,陈厚群的前任潘家铮在国务院三峡枢纽工程验收组会议上指出三峡大坝中的若干个坝块水平位移问题,潘家铮所提及的几个坝块是指左非8和临船3。如果是因为气温变化和蓄水高度变化所造成的“弹性”形变,为什么只有这几个坝块发生了水平位移?
 

四、不同的三峡大坝剖面图后面隐藏的问题

在解释三峡大坝可以抵抗核武器攻击时,三峡大坝主上派给老百姓看这么一张的三峡大坝剖面图:

图3:三峡大坝的剖面
图3:三峡大坝的剖面 网络图片

图3:三峡大坝的剖面

图片来源:三峡大坝能抗住多大的打击和溃坝后带来的伤害?蛋蛋赞.新闻,2018年11月3日,http://www.twoeggz.com/news/11998975.html

文章写道:“重力坝这三个字就意味着很多人对于三峡大坝的印象是错的。很多人觉得,水坝就是一堵墙,上面下面一样厚。但是实际上,重力坝是一座山,下面厚、上面稍细,而三峡大坝是一座大山,根据数据:长江三峡坝体高185米(笔者注:最大坝高为181米),坝顶部宽15.18米,坝底宽130米(一说120米),正常蓄水水位高175米,长度达2335米。即便是最薄的地方,也有15米厚,所以根本就不是那么容易坏掉的。”

为了说明三峡大坝不怕炸,说三峡大坝不是一堵墙,而是一座大山,下面厚、上面稍细。

但是对比美国胡佛大坝,大坝最大坝高为221.4米,坝顶部宽13.6米,坝底最大宽度202米,显然胡佛大坝这座山要比三峡大坝稳定许多。

在解释三峡大坝的弹性变形时,三峡大坝主上派给老百姓看另外一张的三峡大坝剖面图:

图4:三峡大坝的剖面
图4:三峡大坝的剖面 图片来源:长江水利:【长江微科普】大坝变形监测知识知多少

图4:三峡大坝的剖面

图片来源:长江水利:【长江微科普】大坝变形监测知识知多少,https://finance.sina.cn/2019-07-16/detail-ihytcitm2317401.d.html

这张图里的三峡大坝不象一座山,而更象一堵墙,墙顶变形最大、腰部次之、底部最小.。而说三峡大坝象一堵墙,正是《三峡大坝能抗住多大的打击和溃坝后带来的伤害?》一文认为是错误的。

一会儿说三峡大坝不是一堵墙,是一座大山;一会儿又说三峡大坝象一堵墙。在前一张图中,三峡大坝是基岩上浇筑的,三峡大坝与基岩的接触面是一个平面。正如科学普及出版社2012年10月1日出版的《三峡百问》一书第23问中所指出;“混凝土重力坝是依靠自身重量及其与地面的摩擦力抵抗水库上游水的压力荷载,以维持自身稳定的大坝。经过计算,三峡大坝正常蓄水175米时,整个大坝将承受约2000万吨的水压力。”而在后一张图中,三峡大坝就长出了两条短腿,三峡大坝与基岩的接触面也增加了齿槽,变成高低不平,似乎混凝土重力坝不能够依靠自身重量及其与地面的摩擦力来抵抗水库上游水的压力荷载,而要依靠增加的打入基岩的两根基桩和齿槽来保持大坝的稳定,阻止大坝坝址的位移。

这种只从一个方面入手,给出最满意的答复,而完全忽略其他方面的要求,这种做法在三峡工程论证中多次使用。比如,防洪组说,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力低,只能防十年一遇的洪水,所以要建三峡大坝提高长江中下游堤防的防洪能力;泥沙组说,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力大,所以三峡水库可以采取排浑蓄清的运行方式(即利用洪水把泥沙冲下去)。问题是,若把防洪组与泥沙组的说法做个交换,结论完全相反。防洪组说,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力大,没有建设三峡工程的必要;泥沙组说,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力低,不可能实行排浑蓄清的运行方式,泥沙淤积问题无法解决。事实上,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力是一个客观事实,不可能因为泥沙组的需要而大又因为防洪组的需要而小。

同理,将上面两张三峡大坝剖面图做个交换,结论也完全相反。三峡大坝剖面不可能同时是一座大山又是一堵墙,或者一会儿是一座大山,一会儿又是一堵墙。

五、为什么不谈坝基渗漏?

中国长江三峡集团有限公司微信公众号“三峡小微”在公布三峡大坝变形的数据,遗落了坝基渗漏。

长江水利的《大坝变形监测知识知多少》一文在解释“什么是大坝变形”时对大坝变形做如下定义:“大坝好比是长在地上的一棵树,在风吹作用下,树稍会向顺风向一侧倾斜。大坝在水、温度等荷载作用下产生的微小倾斜就是大坝变形。” “像树倾斜一般,大坝变形主要特点是:坝顶变形最大、腰部次之、底部最小。库水位上升、温度降低产生向下游的位移,库水位降低、温度升高产生向上游的位移。”

《大坝变形监测知识知多少》一文也没有公布三峡大坝坝基渗漏的数据。

为什么不公布三峡大坝坝基渗漏的数据?这是因为三峡大坝采用的实体重力坝存在一个不可克服的缺点,这种坝型的一个主要特点是建筑材料用量大,工程量大,而且坝中部许多材料仅起填充、加重作用,对坝体强度贡献很小。坝体与坝基接触面积大,坝底的扬压力也大,不利于坝体的稳定。坝底的扬压力(Uplift Pressure)是上游蓄水渗透到坝体与坝基之间的缝隙产生的压力,其向上的作用力会抵消部分坝体重量,影响坝体稳定。特别是在发生地震时,坝基渗漏量增加,坝底的扬压力增大,对三峡大坝稳定十分不利。

可见三峡大坝坝基渗漏对于坝底扬压力的产生和增大起决定性作用,直接影响三峡大坝的稳定,所以不愿意公布坝基渗漏的数据。

下面是笔者掌握的三峡大坝坝基渗漏的部分数据:

二期大坝和电站厂房

渗流检测

蓄水135米高程后,基础最大渗流量为1219.19L/min(含1号、2号排水洞渗流量)。2008年9月20日,172.8米蓄水前为379.231L/min,172.8米蓄水后,2008年11月9日,大坝基础渗流量为426.15L/min,蓄水前后渗流量增量为82.92 L/min。2008年12月30日,渗流量为393.01L/min。

右岸三期大坝

172.8米蓄水前渗流量为379.231L/min,172.8米蓄水后,2008年11月9日,大坝基础渗流量为426.15L/min,蓄水前后渗流量增量为82.92 L/min(笔者注:这些数据与二期大坝和电站厂房的渗流量一模一样,应该有错)。2008年12月30日,右岸大坝渗流量为441.92L/min(包含排水洞渗流量131.67L/min和右厂房渗流量55.97L/min)。

以上资料来自《中国三峡建设年鉴2009年》。

2008年12月30日, 三峡大坝二期大坝和电站厂房与右岸三期大坝的总渗流量为834.93L/min。

三峡集团与陈厚群院士必须公布三峡大坝基础渗流量与设计允许范围。

六、三峡大坝存在的严重安全技术问题

根据现有资料分析,三峡大坝存在的主要安全技术问题主要在以下几个部位(自左到右):

  三峡船闸;

  三峡升船机;

  三峡大坝左厂房1号到5号坝块;

  三峡大坝泄洪坝段。

6.1三峡船闸

在黄金河道长江上建造最大坝高181米的三峡大坝,极大地限制了长江航道潜力的发挥。为了保证三峡大坝工程不中断长江航运,三峡大坝工程建有两线五级三峡船闸和升船机。

三峡船闸是是世界上最大的两线五级船闸,也是三峡工程创造的另外一个世界纪录。三峡工程于1994年12月14日正式开工,而三峡工程双线五级船闸于1994年1月已经破土动工。三峡工程船闸由中国武警水电部队承建。为了建造船闸,必须连续开凿十八座山头,打通一条通航的河道出来,必须在花岗岩山体内开凿300米宽、175米深、长6442米的河道。开挖过程中使用了2.2万吨炸药(天津大爆炸相当于使用了21吨炸药;投在广岛的原子弹的爆炸威力相当于1.5万吨炸药)!

张永兴、哈秋舲在《三峡工程永久船闸高边坡岩体力学特征研究》一文中指出:“1)三峡工程永久船闸高边坡是从自然岩体中经深切而形成的长、陡、高边坡。由于当地地质自然条件十分复杂,地应力水平高(达10MPa),故开挖后初始应力释放范围很大,形成的二次应力场由新的岩石边坡来承担,这是一个平面受力条件,与岩石圈的受力条件相比,结构条件要差许多,岩体的变形量值也相对较高。2)在大面积开挖条件下形成的陡高边坡,由于没有侧限条件,岩石的稳定及变形问题十分突出。在该边坡下,常有大型船队通过及人工工程活动,因此不允许有任何大的定位块体和小的随机块体的失稳发生。根据船闸金属结构专家组提出的要求,闸门安装后的闸室岩体的时效形变应不超过5mm,对岩体的变形要求很高。”三峡船闸高边坡变形的风险在于对通过船闸的大型船舶安全的威胁,专家对高边坡变形的要求是不能超过5mm。张永兴、哈秋舲在文章结束时再次指出:“边坡岩体质量是随着边坡开挖不断劣化,其显现即为边坡周边产生拉裂缝、周边位移不断加大、岩体失稳等形式,其实质为岩体质量指标的不断减小、岩体变形模量的降低、岩体强度的丧失等。”他们还提到利用炸药来形成船闸的高边坡,也增加了高边坡的不稳定。

2010年12月,船闸南北高边坡最大累计位移分别为71.57毫米和53.90毫米。当年
陆佑楣曾经说过:“(三峡船闸)最终监测到的岩体变形的最大只有25毫米,那是在原来预计的范围之内,所以下面的船闸闸室结构都是安全的。” 张永兴、哈秋舲在文章中提到,专家对高边坡变形的要求是不能超过5mm。三峡船闸高边坡变形的风险在于对通过船闸的大型船舶安全以及船舶上的生命安全构成巨大威胁。如今船闸南北高边坡最大累计位移分别达到71.57毫米和53.90毫米,是否还在原来预计的范围之内?

175米蓄水后船闸南北线渗水量最大值曾分别为每分钟3288.76升和每分钟2905.24升!船闸南北线渗水量一共为每分钟6194升!每天的渗水量约为892万升!这否还在原来预计的范围之内?

三峡集团于2012年和2013年分别对南北线船闸进行大修。经过大修后南北线渗流量为每分钟756.72升和每分钟692.13升。以上资料来自《中国三峡建设年鉴》。虽然三峡船闸的渗水问题经过大修得到缓解,但是三峡船闸高边坡位移与渗水问题无法得到根本解决。

美国斯克拉--露尔丝工程咨询事务所主任列昂那德.斯克拉(Leonard Sklar)与艾米.露尔丝(Amy Luers)在1997年10月考察了长江三峡大坝工程现场后撰写的考察报告中早就指出船闸石壁不稳固的问题:“目前,值得注意的首要问题是开凿船闸航道处两侧石壁的稳固性。三峡工程部门根据岩心取样的分析结果,显然高估了构成壁墙的闪石、斜长石花岗岩地层的受力性能。由于挖掘过程会造成突然的不均匀的岩体负载变动,使壁墙的岩体变形,目前垂直高度达170米的壁墙已经出现了浅表破损。三峡工程部门为此请来一个挪威的地质工程专家组,该专家组建议采取补救措施,现在开凿船闸的工程已不得不暂时停了下来。由于以下几个原因,要解决这个问题可能有困难。首先,在岩体上开凿船闸后,与岩壁平衡性相关的新的岩体应力重组需要很多年、甚至几十年时间。如果按照目前的设计建成船闸,在此岩体应力重组期间,如果壁墙只出现不太经常的破损,那么船闸本身可能还是基本稳固的,但是船闸石壁的破损早晚会造成通航船只的损伤,也破坏船闸石壁本身的稳固性。其次,目前船闸的选址是在与大坝平行的山脊上、位于两侧最高点之间的鞍部,这样就很难使陡坡变成缓坡,从而加大了船闸分级时的坡度。第三,由于石床的稳固性比预期的差,这意味着花岗岩石床的裂损密度将比预计的要高得多,因此大大增加了大坝底部和周边渗水的可能性,这会造成大坝的底基不稳,而更大的潜在危险则是由此而引起的上游西陵峡石壁的大规模滑坡。”(《长江三峡大坝工程现场考察报告》刊登在《当代中国研究》1998年第二期)

三峡船闸是三峡大坝存在的最严重和最迫切解决的安全技术问题。

6.2三峡升船机

三峡升船机是三峡大坝中最薄弱的部位,三峡水库221.5亿立方米的库水与下游只由几道钢梁隔开。

张志勇与段国学在《建筑物存在的主要安全技术问题》一文中指出:“升船机左侧人工开挖边坡高140米,机室段直立坡高34米至51米。施工期和运行期边坡存在稳定问题。

升船机上闸首为三维受力结构。基础开挖变形复杂,基座坐落在高程95米的平台及高程48米至95米的开挖斜坡上。施工期下游侧和右侧形成陡坡临空面。其中下游侧坡高47米。上述不利条件加上基础受F23、F215、f548、f603等断层切割,以及存在缓倾角裂隙,使得升船机上闸首的稳定性令人关注。

升船机塔柱最大建筑高度149米,为钢筋混凝土高耸薄壁结构。由于塔柱高,运行要求严,荷载又呈空间力系作用于其上,故对其变形、强度、刚度及动力特性监测至关重要。“

根据笔者掌握的数据:

2010年12月

升船机北坡向闸室中心线最大位移56.77mm,冲砂闸南坡向闸室中心线最大位移36.23mm。

以上资料是来自《中国三峡建设年鉴2011年》。

2012年12月

升船机北坡向闸室中心线最大位移48.24mm,冲砂闸南坡向闸室中心线最大位移36.75mm。

以上资料是来自《中国三峡建设年鉴2013年》。

升船机闸室的位移可以直接一座100多米的建筑物比较,比如深圳的某座高149米公寓楼,最大位移达到56.77mm,住户应该会担心这座公寓楼是否会倒塌。

升船机的位移,将直接影响升船机爬杆齿轮的安全运行,轻则升船机不能正常运行,重则升船机失稳、船毁人亡,三峡水库几百亿的库水将从升船机在大坝中开完的深槽夺路而出,一泻千里。

6.3三峡大坝左厂房1号到5号坝块

工程院士们告诉大家,三峡大坝是混凝土重力坝,高181米,坝顶部宽15.18米,坝底宽130米,象一座山,很稳定的。确实,坝底宽度越大,大坝就越稳定(如本文图3所示)。但是工程院士们告诉大家的这只是三峡大坝中最高坝块的高度和最大的坝底宽度,没有告诉大家三峡大坝中最低坝块的高度,以及最小的坝底宽度。三峡大坝左厂房1号到5号坝块的高度不是181米,而只有95米。大家都学过几何,1号到5号坝块的形状是个什么样子,也就不难想象了,它的重量多大,能否保持大坝稳定,大家也不难估算。起码,三峡大坝左厂房1号到5号坝块不可能像一座山,也不可能稳定。原三峡集团总经理曹广晶告诉大家三峡大坝是混凝土重力坝,象一座山,不怕核武器打击,三峡大坝剖面如图3。但是三峡大坝左岸1至5号机组坝块剖面图5与图3不一样,恐怕连普通的常规武器的攻击都承受不了。

图5:三峡工程左岸1至5号机组坝块的剖面
图5:三峡工程左岸1至5号机组坝块的剖面 图片来源:薛果夫、满作武、陈又华:三峡工程左岸1至5号机组坝段地基深层抗滑稳定问题

图5:三峡工程左岸1至5号机组坝块的剖面

图来源:薛果夫、满作武、陈又华:三峡工程左岸1至5号机组坝段地基深层抗滑稳定问题

张志勇、段国学在《建筑物存在的主要安全技术问题》重点指出左厂房1号到5号坝块坝基深层抗滑稳定问题:“左厂房1号到5号坝块坝高近170米,坝后紧接深挖达70米,坡度约54度的施工开挖边坡。坝基缓倾角裂隙相对发育,存在走向10度至30度、倾角20度至30度缓倾角裂隙和少量倾向下游的中倾角裂隙。这些因素构成了该部位深层滑动的边界条件。”

根据薛果夫、满作武、陈又华的文章,三峡工程左岸1至5号机组厂房坝段为坝后式厂房布置方案,大坝建基面高程为90米,厂房机窝基础需下挖至高程22.2m,从而使坝基下游形成坡度为54°,坡高67.8m的临空面。由于1至5号机组坝段基岩中存在倾向下游的长大缓倾角结构面(笔者注:指断层),这就构成了受此类缓倾角结构面控制、向下游机窝临空面滑出的大坝深层抗滑稳定问题。由于这一问题关系到三峡大坝安危,且解决的难度极大,所以长期以来作为三峡工程关键技术问题之一,成为国内外大坝专家、工程地质与岩石力学专家关注的焦点。

薛果夫等继续指出,影响大坝深层抗滑稳定的决定条件是缓倾角结构面的存在,而且1至5号机组坝段整体位于缓倾角结构面相对发育区。

在图5三峡工程左岸1至5号机组坝块的剖面中可以看到三条在1至5号机组坝段基岩中存在倾向下游的长大缓倾角结构面(断层),影响到三峡大坝的安危。

图6:不太高大、雄伟的三峡工程左岸1至5号机组坝块
图6:不太高大、雄伟的三峡工程左岸1至5号机组坝块 图来源:三峡工程设计论文集

图6:不太高大、雄伟的三峡工程左岸1至5号机组坝块

图来源:三峡工程设计论文集

6.4 三峡大坝泄洪坝段

三峡大坝泄洪坝段位于长江河床中部,全长483米,由23个坝块构成,每个坝块长21米,最大坝高181米,坝身受到上、中、下3层大孔口削弱,坝体变形和应力比较复杂。整个坝段布置有22个长6米、宽8.5米的导流底孔(进口底高程56m)和23个宽7米、高9米的泄洪深孔(进口底高程90m)以及22个净宽8米的表孔(堰顶高程158m)。由于水头高,泄洪量大,存在一系列水力学问题。就是从大坝安全来说,每个21米长的泄洪坝块有3个开口面积为51至63平方米的泄水大洞,宛如到处是空洞的奶酪一样。

根据周志芳和藤建任的《三峡大坝坝基渗控分析》一文,泄洪坝段位移长江原枯水河床和右岸漫滩(包括史经滩、中堡岛)两部位。开挖后地形形态与设计轮廓基本一致,仅局部坝段(笔者注:这里的坝段应该是坝块)因设计优化或缺陷处理而略有差异。总体趋势是,各坝段建基面底板高程自中堡岛向主河床逐渐降低。泄1#至泄4#坝段位于大江河床深槽区,建基面高程由上块4至10米,以1:6坡比向下游抬升,至下块的高程为15至21米;泄5#至泄8#坝段由高程21米逐步抬升至31米;泄9#至泄17#坝段位由高程21米逐步抬升至35米;泄18#至泄23#坝段位由高程38米逐步抬升至50米。

可见,三峡大坝满足坝高181米的坝块只有泄洪坝段的一号坝块即泄1#。而原三峡集团总经理曹广晶就是以这各坝块的高度和坝基宽度来代表整个三峡大坝。三峡大坝泄洪坝段的泄4#坝块只有坝高175米,后续坝块坝高逐步减小,到泄23#的坝高只有135米。

周志芳和藤建任指出三峡大坝泄洪坝段基岩中存在67条断层和长度大于5米的裂隙5827条。“三峡大坝泄洪坝段建基岩体主要为前震旦系闪云斜长花岗岩,其中侵入有花岗岩脉、伟晶岩脉,还有少量的闪长岩包裹体。区内共发现断层67条,按走向分为以下4组:(1)NNE组:走向为5°至30°,倾向NE为主,倾角为55°至75°,多斜穿泄洪坝段,共见25条,占总数的37.3%。(2)NE至NEE组:走向为54°至85°,倾向NW为主,倾角为65°至85°,共见12条,占总数的17.9%。(3)NWW组:走向为270°至295°,倾向NE为主,倾角为55°至83°,共见12条,占总数的17.9%。(4)NNW组:走向为NW330°至353°,倾向SW为主,倾角为58°至80°,共见11条,占总数的16.4%。区内断层长度小于30米共见18条,30米至50米共见23条,50米至100米共见15条,100米至200米共见8条,大于200米共见3条。泄洪坝段实测裂隙(长度大于5米)为5827条,其中陡倾角裂隙为3773条,占总数的64.8%;中倾角裂隙为1386条,占总数的23.8%;缓倾角裂隙为1386条,占总数的11.4%。”

在三峡工程论证期间,据说进行了地面核查,浅层物探,没有发现断层,只提基岩为前震旦纪闪云斜长花岗岩,于是就有了三峡大坝是天赐良址的说法。但是在全国人大批准三峡工程之后,才说震旦纪闪云斜长花岗岩中有其他岩脉的侵入,断层、裂隙一条条浮现出来。

当年记者赵世龙揭发三峡大坝出现的两千多条裂缝,主要也是出现在泄洪坝段。

图7: 三峡大坝泄洪坝段

图来源:网路图片,https://amuseum.cdstm.cn/AMuseum/shuiziyuan/water/08/w08_a06_p02.html

7、三峡大坝存在的严重安全风险的根本原因

三峡大坝存在的严重安全风险的根本原因在于

  过高估计三峡大坝地基的条件;

  大量使用炸药破坏了坝基和山体的稳定;

  为了节省建造成本而降低混凝土的质量;#

  钢筋使用量过低,降低了钢筋混凝土的强度;

  为创造世界纪录,追赶速度,忽略混凝土浇筑过程中的温度处理;

  大坝坝块高低之间相差很大,而大坝的稳定只是是从最高的、坝基最宽的坝块出发,而忽略了最低的、坝基最窄坝块的稳定;

  三峡工程的早期投资被挪用投入股票市场;

  三峡大坝工程层层转包,最终由非专业的农民工完成;

  负责三峡大坝工程质量检查的院士们的失职,说假话;

  负责三峡大坝工程建造公司领导层的腐败。

邹爱国与张宿堂在《三峡不是梦》一书中,用了一个章节来介绍三峡大坝坝址是上帝赐给的好坝址。“三斗坪位于一个古老的结晶岩地块上,它是中国大陆较稳定的杨子准台地的基底的裸露部分。坝址处河谷开阔,河床覆盖层很薄,基岩为花岗岩,岩性均一,岩体完整,力学强度高,岩体透水性微弱,断裂规模小,多为陡倾角且胶结良好,坝体上下游10公里范围内无大的断裂及不良的物理现象,坝址工程地质条件优越,适宜修建混凝土高坝,是一个难得的好坝址。”“一些外国学者考察了三峡坝址后,发出这样的赞叹:‘一个绝好的坝址!’‘上帝赐给中国人一个难得的坝址!’‘太好了,这坝址到哪儿去找!’”

但是喻学文在《三峡工程坝基岩体渗透性》一文中指出:三峡大坝基础岩石透水性具不均一性和方向性,不同风化带、不同地貌单元岩体渗透性不同。喻学文特别指出,左岸厂坝14号坝块、泄洪坝段8至10号坝块存在穿过坝基上下游的较严重的渗透带,对坝基岩体抗滑稳定带来不利影响。

马可安在《三峡大坝已严重变形危如累卵》一文中经过计算,指出三峡大坝混凝土中钢筋用量过少的问题:“根据百度百科,大坝挡水前沿2345米长。三峡工程主体建筑物土石方挖填量约1.34亿立方米,混凝土浇筑量2794万立方米,钢筋制安46.30万吨,金结制安25.65万吨,是世界上工程量最大的水利工程。这些数字看起来大得惊人,可是,对于三峡大坝的巨大体量,就远远显得不足了。特别是钢筋制安仅46.30万吨,平均到总共2800万立方米的混凝土用量,每立方米混凝土仅用了16.5公斤钢筋。相当于每立方米插入80双普通吃饭用不锈钢筷子的钢筋用量。那根本比豆腐渣工程还豆腐渣工程嘛。”

三峡大坝每立方米混凝土仅用了16.5公斤钢筋!

2008年5月12日中国四川汶川大地震,造成数万居民死亡,大量建筑物倒塌是造成人员死亡的主要原因,日本地震学者认为,建筑的混凝土质量差、钢筋数量过少,导致建筑物倒塌。关于汶川大地震中的豆腐渣工程的危害,中国人应该还没有忘记。

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