( 水利部水利水电规划设计总院 北京 100011)

【 摘要 】 工程地质随想系列文章将从本集开始，每集仅集中某一个或某一类问题展开随想。本集开篇即抬出世界水工史上的垮坝经典实例—法国马尔帕塞坝，并从工程地质勘察的角度去理解马尔帕塞坝前期勘察与失事原因之间的关系，重新认识坝基岩体中存在的中等倾角地质结构面在某些组合条件下也可能成为大坝稳定的控制性因素。更主要地，本文列举了两个国内近年来勘察中的高拱坝实例，从工程地质勘察技术角度指出在拱坝工程地质勘察中存在的某些关键性问题和解决方案，供同行们参考，仅此而已。

【 关键词 】 工程地质 随想 勘察 拱坝 经验 教训 实例

《工程地质随想》被盗版了！前不久一个从未谋过面的网友电邮告诉我。其实纯属诈骗性夸张！当网迷们发现在网络搭建的虚拟世界中可以获得超现实的认可时，他们对现实世界的认可程度即产生了严重偏移，这正是当前许多家长对孩子们陷入网络不能自拔的焦虑和恐惧。受了虚拟世界轻量级诱惑的网络爱好者我，为了在“水利工程网”上多挣积分混出级别，于 2005 年上传了自以为还可以拿得出手的作文若干（包括《工程地质随想（一、二、三）》）。这种自我上传公共网站后的作文一般就属于自行放弃版权行为，当然就没有了被盗版的任何心态。再说了，专业文章是专业技术学术交流的一种形式，公开发表（无论在报刊杂志或网络上）为的是更为广泛地交流，否则还不如就把您那些不敢见人的自认为是受知识产权保护的所谓的学术思想烂在肚子里好了！因此笔者时而感慨某些被人们捧红了的名人明星，他们在未出名之前到处求人登文章发唱片，一旦出了名就动不动找人打版权官司，纯属高级无聊。

既然有网友好心通报，笔者真上网去 Google 了一番，确认《工程地质随想》已被许多网站自行转载。这是一个鼓励！至少可以证明《工程地质随想》是有读者的，还可以继续随想下去了。我想今后的随想连续剧不必再像前几集那样单集的涉及面太广，而希望一集仅集中随想某一类较为热点的问题就可以了，例如本集就只随想拱坝的工程地质勘察问题。当然，突出单一问题的作文其实也是可以独立成篇的，鉴于文中更多地夹杂了笔者的个人观点，随想的文字较多，还是归于随想系列较为合适。关于《工程地质随想》连续剧，欢迎读者随时发妹儿与笔者交流，欢迎批判。

1 拱坝失事的惨痛教训

世界上最著名的拱坝垮坝事件是 1959 年法国马尔帕塞坝的失事。今天我们不厌其烦地反复探讨该坝的失事原因，仍然可以获得新的启迪。笔者最近重新研读了关于马尔帕塞坝失事原因的有关文集，侧重于寻找工程地质勘察与大坝失事之间的关系，似有些新认识。

马尔帕塞坝坝型为混凝土双曲拱坝，最大坝高 66m ，坝基岩体为片麻岩。大坝失事后开展了大量事故调查工作，甚至不惜代价地“补充”了地质勘探和试验研究工作。官方调查结论与非官方的世界著名专家们对事故原因的意见并不一致，当事法院在有各方专家参加陪审的情况下，经过持续六年的审讯，最终判定该坝的失事原因无法确定 ^[1] 。 20 多年后的 1985 年在美国 Purdue 大学举行的“国际大坝失事专题讨论会”上，专家学者们继续就马尔帕塞坝失事原因展开学术研讨，比较一致的意见认为，垮坝与坝基地质缺陷有重大关系。大坝下游有一条倾向上游倾角 45 度的断层（见图 1 ），位于坝基开挖面以下 15 ～ 40m ，在坝下游侧 20m 以外的覆盖层中有断层露头但被忽略，整条断层被前期勘测所遗漏；坝基岩体中片麻理构造发育，走向斜交河岸（倾向右岸偏上游，如图 1 所示），大坝运行至满库水位时突然垮毁，坝体左段连同坝基岩体沿断层滑出。马尔帕塞坝的失事原因业已成为世界坝工界半个世纪以来经久不衰的学术研讨课题。近年来还有学者从拱坝的结构上找原因，认为拱坝自身 ( 而不是坝基岩体 ) 的滑动失稳，乃是拱坝这种坝型特有的最危险的破坏模式 ^[2] 。

如果我们认可马尔帕塞坝失事的原因与坝下游断层有关，与片麻理产状有关，那么从工程地质专业角度我们可以归纳提炼出以下几条经验教训供讨论参考。

（ 1 ）从勘察任务来说，属于工程地质条件没有“查明”，坝基岩体可能沿断层滑动这样的主要工程地质“问题”没有作出界定，由于“查明”的前提条件不具备，界定“问题”就没有依据。

（ 2 ）从勘察范围和勘察重点来看，坝下游受力重点区域的地质勘察工作量严重不足，勘察范围不能满足拱坝设计的要求；勘察重点不突出，对大坝稳定起控制作用的重大地质缺陷并未被揭露。

（ 3 ）从工程技术管理的角度来说，应该属于多层次问题，可以归结于四个方面。一是重要地质构造被前期勘察所遗漏，留下了重大工程隐患；二是施工期仍然未发现，失去了补救机会；三是工程运行前的安全鉴定仍然未能发现重大安全隐患，失去了最后一道技术把关的作用；四是监测设计不合理，未能实现运行期的技术分析和类似于飞机上的“黑瞎子”的功能。

（ 4 ）从专业技术和学术研讨方面来考虑，大坝沿下游断层滑动的事实可以说与我们的常规概念有相悖之处。众所周知，对于混凝土坝型（拱坝、重力坝等），我们通常十分重视坝基缓倾角结构面（无论倾向上游还是倾向下游）对大坝抗滑稳定的重要影响。笔者在许多年以前曾经撰文探讨了地质结构面倾角与大坝体形和抗滑稳定之间的关系。一般而言，倾角已达到 40 度以上的结构面即使抗剪强度很低也不致于对大坝抗滑稳定起控制作用 ^[3] 。马尔帕塞坝下游断层倾角 45 度，在坝基下和坝下游均有一定距离，却仍然导致了大坝失事，看来对坝基岩体的研究重点仅限于缓倾角结构面的概念也需要作出修正，中等倾角的结构面在某些特殊组合条件下也可以对大坝抗滑稳定起控制作用。

2 存在勘察误区的拱坝工程实例

笔者近两年遇上两个初步设计后期已进入施工准备阶段的高拱坝工程，认为其勘探范围、勘探重点和岩体力学参数地质建议值均不同程度地存在一些疑虑，在此作为工程实例提出来与大家交流讨论。

2.1 A 工程

2005 年参加 A 工程（拱坝，坝高 130m ）的初步设计审查，对该工程的地质勘察结论未予认可，原因是该工程的勘探点基本上都是布置在坝轴线以上的上游区域，而两岸拱座抗力岩体区基本上无勘探点控制；初设阶段的岩体力学参数缺现场原位试验资料，仅按工程类比提出地质建议值，存在较为严重的违“规（规范）”嫌疑。

A 工程的前期工作走了弯路。可研阶段完成了选定坝址初定坝型的任务，按部就班地开展初设阶段的勘测设计工作，犯不了什么大错。然！初设阶段的地质勘察按面板坝布置，而设计最后确认推荐拱坝方案，从而导致了初设审查时拱坝方案整整缺失一个勘察阶段，必须补充，并按补充勘察后的地质资料修改大坝设计，核算大坝稳定。

2.2 B 工程

2006 年 7 月，笔者参加 B 工程（拱坝，坝高 100m ）初步设计审查，再次遇上与 A 工程完全相同的勘探点不能控制拱座受力区域的问题；更为不可思义的是地质没有提出抗力岩体力学参数，由设计人员自己拍脑袋定出参数进行大坝稳定核算。

比照 A 工程， B 工程同样必须补充地质勘察工作和岩体力学现场试验工作。大坝设计存在重大质疑，设计态度欠严肃，缺地质依据。设计人员自己确定地质参数，修建一条小水渠或农田基本建设的挡土墙小堡坎尚可，百米高大坝靠主观臆断确定地质参数，话说严重些，这不是搞工程设计，是在玩儿童游戏！

2.3 A 、 B 两工程实例共性问题的警示意义

以上两工程勘察实例为什么会陷入常识性误区？在此我们先从专业认识上作些自我批评。经与地质技术人员交流，感到年轻的地质师们朝气蓬勃，极具时代特征。在专业技术方面比较富于想像，很有创新精神，理想主义色彩较浓，敢于大胆地想当然地找出许多理由，并不惜动用地质学的基本理论和方法去推理、演绎、判断、假设那些没有勘探点控制的重要区域，一句话，希望在没有勘探点控制的条件下完成勘察任务；希望不做试验就提出大坝稳定计算的地质参数。而设计方面，居然就敢在地质资料依据不足的条件下完成初步设计。笔者惊恐这是一种十分可怕的存在严重误区的技术思想，以此思想来指导拱坝的勘测设计，法国马尔帕塞坝的惨剧就可能在中国重演！也许有点危言耸听，但不将问题说到如此严重程度就不足以警示有关人员。

3 拱坝工程地质勘察的原则及重点

3.1 规范要求

拱坝的勘察重点在两岸拱座受力岩体区，需查明该区域的岩体结构、各类结构面的产状和性状、对拱座稳定有控制作用的结构面的连通性、拱座稳定分析所需的岩体的物理力学性质及参数等等。

水利水电工程地质勘察规范有明确要求 ^[4] ，在初步设计阶段拱坝坝肩每隔 30 ～ 50m 高程应布置平硐勘探，抗力体部位应布置专门勘探工程查明中、缓倾角软弱结构面。笔者理解，规范如此规定之后，可以从勘探点的布置上将拱坝最重要部位可能对拱座稳定有重要影响的不利地质条件予以基本控制，否则就有可能被遗漏。

以上勘察原则及勘察重点，教科书、规范、手册都有详细阐述，都是工程经验的总结，包括马尔帕塞坝失事的惨痛教训。 A 工程的前期工作出现反复，当时笔者还以为纯属个别特例，并不具有普遍意义。而随后的 B 工程存在同样的问题，这就绝非偶然了！因此作为随想题材与读者见面，请大家来共同把关。

3.2 地质勘察的范围

图 2 中的矩形区域，仅仅是拱坝勘察常识认为的受力重点区域，必须达到阶段性勘察深度和精度要求，必须确保大坝抗滑稳定、两岸边坡稳定、地下洞室围岩稳定和坝基岩体渗透稳定这四大稳定的地质评价要求和工程设计要求。

如果坝址区还存在绕坝渗漏、库首渗漏、控制性地质结构、软弱岩体区、崩塌体等地质缺陷，并可能引起相应的工程地质问题，则应针对具体工程特性相应地扩大勘察范围或增加勘察项目，甚至进行专题研究。

3.3 地质参数的依据

坝基受力岩体及各类控制大坝抗滑稳定的结构面的力学参数的试验和取值原则，规范有严格规定。在初步设计阶段除了室内试验之外，还强调了现场原位试验。本文所列举的 A 工程和 B 工程，均缺现场试验，完全不能满足高拱坝初步设计阶段提出地质参数的要求。按工程地质类比相似工程同类岩体提出地质参数建议值，在可研阶段尚可，初设阶段不允许。如果实在要拍脑袋确定地质参数，那就只能按同类岩体（包括各类地质结构面）的最差条件，按规范给出的参数表打折考虑后提出地质建议值。

曾经有学者提出建立各类岩体参数数据库，有利于参数类比，省去做现场试验的工作；还有学者一直在致力于研究地质参数取值的理论方法，应用概率统计、灰色理论、模糊数学等学科知识，希望参数取值更具理论性。如此等等，均属于学术范畴，可以作为地质参数分析和选取的参考，但不能替代具体工程的现场试验。我们知道，自然界中地质岩体千差万别，即便是相同的地层岩性，也会因其所处的自然地理环境的差别导致力学性质的较大差异，基本上属于非确定性问题。地质参数是工程地质专业的核心，有经验的地质师也需要现场实际资料的验证，这就是我们一再强调的这个专业的经验性与实践性特点 ^[5] 。

4 工程建设与学术研讨的本质区别

在以上 A 、 B 两工程勘察实例中，地质师们建立在地质学基本理论上的分析研究，从学术研讨的角度对于工程宏观把握与判断，原则上是允许的。我们在写论文进行学术探讨时，需要进行假设、推理、演绎和判断，如果错了自然会有高手学者与你讨论或进行批判，学术民主嘛，不同学术观点是可以并存的。

工程建设不能与学术研讨相提并论。工程建设需要的是落到实处，眼见为实，实际资料为准，关键部位的关键问题必须有详实的勘探资料所证实，必须将重大工程技术问题界定准确且措施可靠，决不能将工程安全寄托于想当然的地质推测基础之上，这是最根本性的技术原则，也是工程技术与学术研讨的最本质区别，所有工程技术人员都必需警醒。

学术研究与工程建设的另一个区别是对待错误的态度！请看以下工程实例。

笔者曾经历过一个工程 C ，坝址下游隧洞出流区右岸有一可疑区，最先的地质结论是古滑坡，后来勘察认为滑坡证据不足，并经大牌专家认可否定了这个古滑坡。随着审查和评估阶段的推进，对此仍然存在疑虑，继续勘察，证据确凿，滑坡无疑，修正错误，认真研究工程处理措施。

还有一工程 D ，基础性地质工作之一是地层的划分，在工程勘察初期即确定下来，后面照葫芦画瓢就是了。一直到了初设阶段后期，发现这个瓢越画越不圆，最后根本就画不下去了。经地质人员认真研究，发现一直沿用的地层划分标准是错误的。问题较为严重，大家知道从基础地质资料开始修改需要多大的工作量，而将错就错除了闹笑话之外有可能对工程留下隐患。勘察单位最后下决心坚决改正，许多工作推倒重来。

以上 C 和 D 工程改正前期认识偏差的态度是坚决的，不打折扣的，也是工程建设必须的。地质工作本来就是一个循序渐进的认识过程，谁也不是神仙，随着勘察工作的深入，以后期更为充分的勘察资料证据去修正前期认识是十分正常的。当然也有一些明知有错却坚决抗到底的工程实例，最后导致工程事故或更大的重复性工作，为了死要面子活受罪在此不必多议。

而学术研究则有较大的游余空间，学术观点完全相反也是可以共存的，某些学术问题您很难作出对与错的区分。例如关于活断层、水库诱发地震、某一类特殊地质现象的成因、地球月球乃至宇宙的形成等等，均属于学术问题，您有精神请尽管去争论去探索去研究，即使您的学术观点谁都不认可，大家都说是错的，但您仍然可以坚持“错误”，因为有可能您就是少数掌握真理的人。

5 关于拱坝工程地质勘察的建议

现实中的拱坝工程地质勘察存在的问题，本文前面多从地质专业技术角度进行了讨论，其实有可能是冤枉了工程建设的侦察兵，因为许多现实情况下辛勤吃苦的地质师对现场地质勘察并没有多少发言权，或者说没有决定权，从而导致了工程勘察达不到阶段性深度要求并出现较大反复。为此，笔者自作聪明地从技术和非技术两个方面向同行朋友们提出几点忠告建议，供参考。

5.1 重大技术问题没有必要轻易违犯规范

一般说来，规范是工程实践的高度原则性提炼，虽然可能与某些工程实际尚有些出入，但对于重大工程技术问题的把握基本上是不必质疑的（至少在规范实施中的现阶段）。特别对于拱坝勘探控制点的强调，建议一般不要想当然地予以轻视。工程实践证实，即使严格按照规范的要求布置了控制性勘探点，遗漏重要地质信息的事件仍然时有发生。关于规范的把握，笔者另有作文阐述 ^[6] ，本文从略。

5.2 工程地质勘察的阶段性任务和责任

根据国标《水利水电工程地质勘察规范》（ GB50287-99 ），可研阶段的任务是选定坝址初定坝型。地质专业对坝址选择有重要投票权，但没有决定权（说地质有一票否决权的一般属于恭维性客气语，不可当成专业意义上的确认）。道理很简单，地质永远是为设计服务的，坝址选择的决定权在设计方面综合各专业取舍后的综合选择，有可能选择的结果是地质上相对不优的坝址。

但对于那些在地质上根本不能成立的坝址则应坚决从专业上予以否定；对于地质勘察上有较大难度且很难查清地质条件的坝址，存在一定风险，也要实事求是地向设计师清楚交底，指出可能存在的重大技术问题，留有余地。

初步设计阶段的工程地质勘察，需针对各水工建筑物的特点，将所有技术问题落到实处，重大技术问题不能靠推测判断，必须有详实的勘测试验资料作为技术支撑。

5.3 关于坝型选择的把握

拱坝是所有水工坝型中对地质条件要求最严格最苛刻的一种坝型，在可研阶段初定坝型时也是需要十分慎重的。当勘测周期不够、不想做更为深入的地质工作、宏观判断可能存在影响拱坝成立与否的重大地质缺陷、对拱坝没有握时，最好不要推荐选择拱坝坝型。一旦可研有建拱坝的倾向性意图，一定要在初设阶段按规范对拱坝的要求认真勘察，不可以存在任何想当然的技术偷懒企图。

所有坝型中，钢筋混凝土面板堆石坝对地质条件的要求是最低的，笔者许多年以前的作文即有专门论述，请参阅文献 [7] 。

5.4 技术问题以实事求是为根本

鉴于当前类似于本文列举的工程勘察实例管理体制的现状，地方政府与其他各方之间、业主与勘测设计单位之间、勘测设计单位自身各专业之间、勘测设计质量与生存饭碗之间等等尚处于一时半会难以扯清楚的复杂体系之下，似乎不存在谁对谁错的问题，只能面对谁是老板谁说了算的现实。技术问题一旦与复杂的关系网联姻，只有正直的技术人员才有可能洁身自好！笔者撰文忠告建议的核心内容只有一句话，技术问题一定要实事求是。

5.5 想清楚你该承担的技术责任

原则性的专业技术问题请技术人员千万注意，工程出事后某些人只负领导责任，换个位置照样做官；而技术责任是法律责任，后果自已想去。类似于 A 工程和 B 工程的勘测设计状态，达不到阶段性勘测设计深度要求，技术人员也是清楚的，但却偏要上报审查为难审查人员，实不可取。再多说一句，重大技术问题没有落实的工程，千万不要寄希望于通过政治或攻关手段去解决。

5.6 随便一说

最后一条建议属于戏说性质不必当真（对于技术人员）：如果以上建议您不能接受或无法操作，也许您另有高招，请予指教为盼！如果还是有困难，那就改行或跳槽吧！没有门路，提前退休好了（政策不允许？再教您损一招，设法搞个医院证明总可以的吧！网上还有许多高招自己找去）！因为如果您还继续在违背工程科学的环境下从事你的存在误区的工程勘测设计工作，一害工程（等于害国家害人民）二害自己，还是谁都不害为好！

参考文献

[1] 电力部水电水利规划设计总院 . 国际大坝失事专题讨论会论文集（第三部分译文） .1995 年 2 月

[2] 汝乃华，姜忠胜 . 大坝事故与安全 . 拱坝 . 北京：中国水利水电出版社， 1995 年 10 月

[3] 韦港 . 坝基软弱夹层抗滑稳定的简易计算方法 . 水力发电，北京： 1987.8 期

[4] 国家质量技术监督局，中华人民共和国建设部 . 水利水电工程地质勘察规范 . 北京：中国计划出版社， 1999

[5]韦港 . 工程地质随想（二） . 中国水利学会勘测专委会 2001 年论文集， 2001 年 10 月

[6] 韦港 . 从工程技术审查看工程勘察产品的质量 . 中国水利学会勘测专委会 2006 年论文集， 2006 年 10 月

[7] 韦港 . 试论面板堆石坝对坝址自然条件的适应性 . 人民长江， 1987.12 期

[8] 天津大学主编 . 水工建筑物 . 北京 : 水利电力出生社 ,1983

[9]潘家铮 . 水利建设中的哲学思考 .

作者地址：北京市六铺炕水利水电规划设计总院，邮编： 100011 ，电子邮件： wgang79@yahoo.com.cn