2011年3月11日，日本東北部發(fā)生里氏9級(jí)地震，壩高18.5 m，壩頂長(zhǎng)133.2 m的藤沼(Fujinuma)大壩在地震中發(fā)生潰決。大壩潰決后引發(fā)的洪水沖毀了下游房屋，造成4人死亡，8人失蹤。同時(shí)，福島縣內(nèi)約有其他750座的堤壩也遭到不同程度的破壞。

藤沼大壩初建于1937～1949年，主要用于灌溉。1979～1984年曾對(duì)該壩溢洪道和表面防護(hù)進(jìn)行了修繕、灌漿防滲，并對(duì)取水建筑物進(jìn)行了加固處理。

大壩潰決后，福島縣立即組建專家組，對(duì)轄區(qū)內(nèi)的大壩和小型灌溉水庫(kù)的抗震穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)估，并對(duì)藤沼大壩失事的確切原因進(jìn)行了分析。2011年8月4～5日，專家組成員首次會(huì)商，之后定期進(jìn)行開(kāi)會(huì)討論，一直到2012年1月25日得出重要結(jié)論。

1 震后調(diào)查

根據(jù)專家組報(bào)告，對(duì)震后藤沼大壩的主壩及副壩產(chǎn)生的殘骸進(jìn)行追蹤分析，有以下幾項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn):①大壩上部、中下部結(jié)構(gòu)大部分被沖走;②岸坡上部的護(hù)坡漿砌石滾入水庫(kù)中，隨后大壩中心和右壩肩之間的表面防護(hù)也被沖入到水庫(kù)中;③通過(guò)發(fā)生位移的主要陡坡、滑動(dòng)體的分布情況，可以確定其向水庫(kù)及下游方向滑動(dòng);④在副壩中，主要滑動(dòng)面寬55 m、長(zhǎng)25 m、埋深大于3 m。其前緣曾發(fā)生過(guò)次級(jí)滑動(dòng)。

2 穩(wěn)定性評(píng)估

專家組針對(duì)藤沼大壩穩(wěn)定性進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，并基于目前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)估。包括巖芯鉆探在內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，大壩由3個(gè)區(qū)域組成。上部區(qū)域由含砂較多的材料建造而成，未經(jīng)充分壓實(shí)。下部?jī)蓚€(gè)區(qū)域建在厚度為20～30 cm的滑動(dòng)層上。由此可以斷定，除大壩上部區(qū)域是在戰(zhàn)后較為惡劣的施工環(huán)境下建設(shè)的，其余部分均是按照當(dāng)時(shí)的常規(guī)施工方法和先進(jìn)工藝建造的。隨后幾年，在大壩加固工程中對(duì)上部區(qū)域進(jìn)行了有效地防滲，效果良好。此外，還對(duì)大壩實(shí)行定期檢查，并未發(fā)現(xiàn)異常。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化穩(wěn)定性分析得出，大壩安全系數(shù)為1.15，比地震力作用在上游方向時(shí)需要的安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值(1.2)更低。

綜上所述，專家組最后得出結(jié)論，即根據(jù)2011年震前的情況，無(wú)需對(duì)大壩采取特別措施。

3 破壞機(jī)理

總結(jié)了大壩破壞機(jī)理后，報(bào)告指出，滑動(dòng)發(fā)生大致可分為7個(gè)階段。最早兩次上游滑動(dòng)引發(fā)了漫頂和沖蝕，最終導(dǎo)致潰壩。

第一次滑動(dòng)發(fā)生在大壩上部，這可從水工建筑物的殘骸以及被沖走的滑動(dòng)面材料看出。運(yùn)用紐馬克地震變形分析法，也可得出因周期荷載造成的強(qiáng)度折減，表明了滑動(dòng)的存在。

4 失事原因

據(jù)專家組報(bào)告稱，藤沼大壩失事主要?dú)w因于土石壩上部結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)，而地震強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)則是誘因。

基于地震反應(yīng)譜分析，壩頂?shù)卣鸱逯导铀俣葹?42 cm/s2，運(yùn)動(dòng)時(shí)間超過(guò)50 cm/s2，且持續(xù)了100 s，而大壩從未經(jīng)歷過(guò)這種強(qiáng)度的沖擊。該壩體材料的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)已降至現(xiàn)代施工管理可以接受的標(biāo)準(zhǔn)，特別是大壩上部含砂較多的飽和材料，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)更低。因此，在遭受日本東北部等強(qiáng)烈地震時(shí)，會(huì)造成強(qiáng)度損失。在副壩發(fā)生滑動(dòng)的情況下，滑動(dòng)面被限制在不同施工階段的邊界處。在主壩內(nèi)，不同施工階段的壓實(shí)度有所差異，可能對(duì)整體滑動(dòng)產(chǎn)生一定影響。

5 結(jié)語(yǔ)

專家組針對(duì)大壩巖土性質(zhì)、殘骸以及最初施工和后期補(bǔ)救工程進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)查研究后，最終就失事過(guò)程得出重要結(jié)論。

專家組推斷，對(duì)于年代較久的土石壩和小型灌溉水庫(kù)而言，即使按當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的方法進(jìn)行建造，且未在定期審查中發(fā)現(xiàn)異常，也會(huì)在遭遇日本東北部這樣的強(qiáng)烈地震時(shí)，存在潰壩的可能性，這是由施工材料和壓實(shí)度決定的。