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关于梅山连拱坝结构稳定性问题的探讨

摘要：梅山大坝建成运行数十年来，历经了20世纪60年代、70年代、80年代和90年代

的多次除险加固，目前仍在进行新一轮的险除加固。梅山连拱坝传递荷载的型式具有桥

墩式结构特征，但又远比桥墩式荷载更为复杂。特别是两岸坝肩垛基(支墩地基)，地形上

具备向下游和河床两个方向的位移临空空间；垛基岩体中存在倾向河床方向的缓倾角结构

面和顺河走向陡倾裂隙，构成了垛基双向滑移的边界条件。更为特别的是，垛墩（桥墩）

直接建于斜坡岩体之上，并未进行必要的嵌入式结构处理，部分垛墩与地基呈阶梯式接

触，建筑物与地质体之间的连接表现为既可以转动又可以移动的可动铰支座型式，从而构

成了大坝结构稳定性的重大隐患。1962年发生右岸坝基位移导致坝体裂缝已经足以说明以

上缺陷的存在事实。

关键词：梅山大坝除险加固结构稳定连拱坝超静定

1前言

梅山大坝以其独特的坝体结构型式而闻名于世，并被收录入水工建设物教科书。梅山

大坝又以其运行期的坝基错动渗水成为国内著名的病险大坝，令后人为此进行除险加固而

绞尽脑汁费尽心机。更为令人称奇的是，大坝属于设计十分先进的轻型空间高次超静定结

构，但却在没有计算机的20世纪50年代，完全靠拉计算尺这样的手工劳动完成了设计

任务，并将大坝顺利建成，这在大坝设计史上并不多见。自然，当年的大坝设计者们荣

登当今设计大师宝座，成为我等小字辈工程技术人员的追星偶像，确属当之无愧。

笔者求学时对梅山大坝略有所知，在其后的工作中聆听过前辈专家作为工程实例的

分析介绍，而真正一睹这一工程偶像的雄姿风采，则是在有幸参加该工程除险加固初步

设计审查工作的2003年。工作期间，笔者除了例行公事从工程地质专业角度去分析理解

坝基地质结构缺陷与处理措施可行与否之外，更多的是在虔诚地领悟大师们的设计思想，

认真地体会在当时条件下如此复杂结构的设计原则、力学简化和计算方法，惊叹大师作

品的精妙之处，崇敬大师们的设计胆略和创新气魄！

一番激情之后，笔者思考得更多的是坝基地质结构和大坝受力特征之间的关系，试着

去分析大坝的结构稳定性问题。根据笔者仅有的一点力学知识，认为该大坝存在结构不

稳定性隐患，故撰写此拙文斗胆质疑安全稳定性评价结论和除险加固工程的设计原则，全

当学术交流、探讨和争鸣。抱着求知、请教和抛砖的态度，去探索、商榷和讨论有关工程

技术问题，欢迎批判。本拙文绝没有任何其他贬义的意思，只是希望表明一种思考性地

学习和研究权威经典作品的态度，谨此而已！

2工程概况

梅山水库是一座以防洪、灌溉为主，结合发电、航运及水产养殖等综合利用的大型水

利枢纽工程。工程位于淮河支流史河上游的安徽金寨县境内。水库枢纽工程由拦河大坝、

溢洪道、泄洪洞、放水底孔、发电站等建筑物组成。水库总库容22.64亿m3，电站总装机

容量40MW。工程于1954年动工，1958年初开始蓄水运行，1962年11月，右岸坝基发生

基岩错动大面积漏水事故，于1963年放空水库，对大坝和坝基实施加固处理，1966年5

月加固结束，再次蓄水运至今。2002年4月，有关单位对该工程进行了安全鉴定，认为大

坝抗震性能不满足安全运行要求；大坝裂缝严重；两坝肩的防渗性能存在不足，对大坝稳

定不利；……；存在严重安全隐患。鉴定结论为三类坝。

拦河大坝坝型为连拱坝（图1），属支墩坝类型，由15个支墩（垛）和16个拱组成

（编号由左岸至右岸），最大坝高88.24m。坝址两岸地形具明显差异。左岸为凸岸，山体

宽厚，坝肩上下游工程稳定安全范围区内无冲沟深切，4#支墩至1#支墩之间平均地形坡度

35°，坝顶高程以上地形较为平缓。右岸为河流冲刷岸，右坝肩岸坡较陡，上下游受冲沟

锓蚀，形成临空面。

坝基岩体为单一岩性的燕山期细粒花岗岩，呈岩株状产出，边缘与变质岩的接触带在

右岸溢洪道附近，混熔接触。花岗岩体中发育三组原生冷凝节理，受后期多次构造作用，

进一步发展为断层、剪节理或裂隙密集带。裂隙发育于各个方向均有存在，对工程稳定

性影响较大的是与两岸岸坡交角较小的裂隙，有倾向两岸山内的，也有倾向河床的。右

岸岩体更靠近与变质岩的混熔接触区，裂隙较左岸更为发育。

3坝基岩体错动裂隙渗水事故的处理措施与分析结论

1962年出险事故发生在右坝肩基岩裂隙突然大面积漏水，同时右岸各拱、垛位移增

大，垛基上抬，拱、垛由于变形产生大量裂缝。1963年放空水库进行加固处理，主要措施

为补强上游防渗帷幕，加强坝基固结灌浆，