西达泉土石坝：历史悠久的水利工程

西达泉坝位于美国加利福尼亚州圣伯那蒂诺 （San Bernardino）县以北约16km，坝高66m，长671m，库容0.6 亿m3，建于1971 年，著名的圣安德列斯（San Andreas）大断层在坝址以南约8km 处通过。坝基有断层1 及断层5 两条活断层通过，如图9.29 所示。在冲积层挖探槽，发现断层两侧的冲积层有明显错动。说明冲积层沉积以来，断层发生错动（距今约1000 年），定为活断层。经分析，在大坝运行期内，活断层1 及活断层5的最大可信侧向或竖向位移达0.9～1.5m。

图9.29　西达泉坝平面与断层位置图 （单位：英尺）d—心墙顶宽

因此，必须将大坝设计成能抵御坝基活断层可能产生的上述位移。为此，将坝高由92m 降为66m，库容由1.6 亿m3减为0.6 亿m3，移动坝轴，使黏土心墙和主河床坝基均位于基岩上，将断面改成黏土心墙分区坝，在心墙上下游侧分别填筑砂、反滤层、砂砾过渡层以及石料。心墙材料也由原设计的取自当地的粉质砂土，改为从50km以外一个干湖湖底挖上来的非常黏、具有很高抗冲蚀能力的黏土填筑，采用级配良好的粗砂砾混合料（其级配见表9.26）作厚层过渡区料，开采坚硬石料作坝壳。修改后的分区坝典型断面如图9.30 所示。

表9.26　砂砾过渡区级配

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图9.30　西达泉坝典型断面

①—湖相沉积黏土心墙；②—砂反滤过渡层；③—河相砂砾石反滤过渡层；④—细粒堆石；⑤—粗粒堆石；⑥—基岩；⑦—原地面线；⑧—断层5；⑨—断层1；⑩—堆石

坝顶宽达19m，约为正常情况下坝顶宽的两倍。经过填筑后心墙土料取样进行试验检查，各项指标的平均值如下：液限47%，塑脂32%，小于0.005mm的黏粒含量为66%，击实试验最大干密度1.76t/m3，最优含水量19% （本书作者按：这种高塑性黏土，最大干密度达不到1.76t/m3）。

应该认为西达泉坝的抗断层错动的工程措施是可取的，心墙采用黏韧的黏土填筑，具有很高的塑性和抗冲蚀性，不易开裂。即使产生裂缝渗水，心墙下游有砂反滤，厚砂砾过渡区以及石料，可防止心墙土料流失，并将渗水顺畅排到下游。

此坝活断层尚未复发，工程措施是否有效尚未经考验。