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前沿与伦理L4约 17 分钟阅读

圣弗朗西斯坝:东岸古滑坡,没有把重力坝证伪

St. Francis Dam 1928 — The East Abutment Paleolandslide That Did Not Falsify Gravity Dams

证据方法失效剖析圣弗朗西斯坝坝基重力坝

1928 年 3 月 12 日接近午夜。加利福尼亚圣弗朗西斯奎托峡谷(San Francisquito Canyon)。洛杉矶给水局(Bureau of Water Works and Supply)的圣弗朗西斯坝约在 23 时 57 分溃决。库水沿峡谷冲入圣克拉拉河,约五个半小时后到太平洋。

遇难人数验尸官登记与后世纪念口径不一。常见写法约四百三十一人。查尔斯·奥特兰把无法辨认、未被登记的雇工和墨西哥裔农工家庭补进去,估到四百五十人上下。

对象不是罗南角那种大板翼墙被掀掉后没有第二条竖向路径,也不是凯悦走廊那种已投入使用的悬挂连接改笔。对象是一座弯曲重力混凝土坝的地基:东坝肩落在云母片岩里、后来被认作古滑坡的岩体上,西坝肩落在饱和后失去整体性的砾岩上。

不是“库里水太多”能写完的故事,也不是欧文斯河谷仇怨下的爆破。总工程师威廉·马尔霍兰(William Mulholland)次日清晨赶到现场。验尸听证会上他把人的判断错误揽到自己身上。本页停在调查当时写下的结论、后来地质学补上的东岸古滑坡,以及这两层证据都没有证明的那件事:不是所有混凝土重力坝都不安全。

破除误解:不是水太多,也不是混凝土坝这种型式被证伪

第一个误解,是把原因写成“库里水太多”,或写成一次漫顶。3 月 12 日库水位接近溢洪道,那是这座水库第一次接近设计蓄水位。水在做水库被造出来要做的事。当晚没有证据表明洪水从坝顶漫过。州长任命的调查委员会把失败写在坝肩岩体上,而不是写成库容算错。把对象改成“水太多”,会把已经满库这一事实从设计荷载里删掉,再塞进一句对水库本身的控诉。

第二个误解,是写成欧文斯河谷争水之下的爆破,或写成有人拆了坝。1920 年代输水道上确实发生过炸渠。谣言在溃决当夜就出现。洛杉矶县验尸听证会与州长委员会都没有找到爆破证据。残骸几何与坝肩岩体的破坏,也写不成一次安放炸药的作业。本页到此为止。不讨论如何让一座坝退出工作。

第三个误解,是把圣弗朗西斯写成“混凝土重力坝这种型式已经被证伪”,或写成坝体混凝土软弱、水泥骗了人。委员会写明:坝体混凝土本身合格;若地基可靠,按当时对这座坝的结构判断,坝可以站住。中段残存的坝体后来被称为“墓碑”,正说明混凝土没有在同一分钟里自行解体。胡佛坝在此后数年开工。加利福尼亚 1929 年补上的,是非联邦坝须经州工程师监督,而不是禁止再浇重力坝。混凝土工程把混凝土写成复合材料与施工体系;本页问的是这两处坝肩还是不是可以承力的岩体。材料合格与地基在第一次满库时退出工作,可以同时为真。

第四个误解,是把本案读成罗南角或凯悦。罗南角缺的是偶然作用后的第二条竖向路,现场是住宅厨房。凯悦缺的是改杆之后的连接重算,现场是茶舞中庭。圣弗朗西斯缺的是把东岸片岩与西岸砾岩当成必须闭合的地质证据。现场是给水系统上的水库。三起对象不同。不要并成一句“工程师不在乎”。

装置:两处坝肩、12 日上午的视察,和一份没有古滑坡这个词的调查

装置的第一件是这座坝在给水系统里的位置。它是洛杉矶输水道上的调节库,不是以发电为目的的水电站主坝。峡谷下游有电厂,溃决时二号电厂被冲走。曲率让它看起来像拱,设计意图仍是靠自重抗滑的重力坝。施工期间坝顶被两次加高,基底宽度没有按同一比例增加。调查把这写成已经不好的地基上多出来的荷载。本页不把它兑成加高算法,也不讨论坝体分缝或灌浆。

装置的第二件是两处坝肩。西岸是红色陆相砾岩。1928 年的委员会把主要缺陷写在这里:岩体浸水后失去整体性。东岸是佩洛纳云母片岩。当年已经有人说它破碎、有缝。把东岸准确写成古滑坡体,是数十年后的事。J. 戴维·罗杰斯用填图与残留滑坡地貌指出:东坝肩占用的不是原位可靠的片岩山体,而是一处古滑坡堆积;水库第一次蓄满,使这处堆积重新失稳。西岸砾岩在饱和后同时失去整体性。1928 年的调查看见了西岸,也批评了东岸片岩,但没有使用“古滑坡”这个后来的地质名称。两层证据应当分开写。后来的名称没有把当年的砾岩结论作废;它把起始端从“西岸一块坏石头”改写成两岸地基在满库时一起退出工作。

装置的第三件是 3 月 12 日上午。坝工托尼·哈尼施费格报告西岸新渗水带泥。马尔霍兰与助理总工程师哈维·范诺曼到场视察,判断渗水仍是西岸砾岩里见过的那一类,浑水来自坡面填土而不是坝基正在被掏空。他们约中午离开。约十二小时后坝溃。次日清晨马尔霍兰站在空峡谷与残存中段前面。验尸听证会上他说:不要把责任转给别人;若有人判断错误,那个人就是我。现场还记下他羡慕死者。后一句各书落点略有出入。本页只把它当成他本人承担的态度,不当成地质鉴定。

装置的第四件是 1928 年的调查文本。州长委员会 4 月 10 日提交报告。主持者是咨询工程师 A. J. 威利,成员包括伯克利地质学家乔治·劳德巴克等。结论写得很硬:失败源于有缺陷的地基;未发现爆破;当晚不是一场把坝震垮的地震。验尸陪审团把责任系在给水局及其总工程师身上,同样排除人为破坏。失效分析在这里的取样策略是:先用残骸几何排除漫顶与炸药,再用坝肩岩体约束“混凝土骗了人”的故事。它没有停在某一个水泥品牌。当年没有被写成结论的,是东岸那处古滑坡的名称。缺的那一项由后来的工程地质补上,不是由再浇一次立方体来补。

它证明了什么,没有证明什么

它证明:一座弯曲重力混凝土坝可以在第一次接近满库时,因两处坝肩岩体退出工作而溃决;西岸砾岩饱和后失去整体性,东岸片岩在后来的填图里被认作古滑坡堆积。它证明 3 月 12 日上午已经看见带泥的渗水,视察把它读成已知渗漏而不是必须关闭的地基信号。它证明 1928 年的调查能够排除爆破与漫顶,却还没有把东岸写成古滑坡。它没有证明混凝土重力坝作为类型已经被证伪。中段残存、坝体混凝土被判合格、胡佛坝随后开工,都挡住这句更省事的口号。被换掉的不是“重力坝”这个词,而是把坝基地质与独立监督留在业主内部的那张合格证。

它没有证明马尔霍兰人坏,或证明“本地总工程师亲自视察”这种办法本身不合法。他当时是洛杉矶给水工程的权威。听证会没有把他写成蓄意。视察可以成立,前提是带泥的新渗水必须按地基数据上行,而不是先被一组旧故事消化掉:砾岩本来就漏、浑水来自填土、库水第一次满是成功。远程签字在魁北克走丢停工令。这里走丢的是把浑水当成坝肩正在退出工作的证据。人在现场。读法仍把信号当成噪声。

它也没有证明 1928 年的工程师已经掌握古滑坡与饱和砾岩在满库时的全部力学。委员会自己把缺陷写在地基上,等于承认当时对这两处岩体的判断不足。知识不足的正确反应,是把坝基调查与州监督写成可关闭的程序,而不是宣布混凝土这种材料从此非法。1929 年加州把非联邦坝的监督交给州工程师,正是把这句话兑成制度。数字与许可属于持照人员与主管当局。本页只标明:调查已经证明必须问地基,而不是只问坝体立方体。

深一层:测坝肩还是不是岩体,而不是测库水位是不是创了新高

指令与状态在魁北克是尺。在罗南角是超压与翼墙是否还在。在圣弗朗西斯是渗水是否带泥、坝肩岩体是否仍在原位。12 日上午的视察是指令。午夜的溃决是状态。指令若只问“库水位是否仍在溢洪道以下、坝体混凝土是否看起来完好”,现场的状态已经走过东岸。高可靠的满库,能证明给水系统把水送到了设计高程。它不能代替那两处坝肩在浸水之后还是不是可以承力的岩体。表不对齐的地方,由峡谷里的农庄和下游河谷补课。

伦理边界必须写清。复盘可以说明地基如何在委员会报告、验尸证词与后来的地质填图里被重建。不得提供如何选址、如何布置会使坝肩退出工作的细部、如何配制接缝或灌浆、如何攻击一座坝。具体水库的勘察、设计、检测与退役属于持照人员与主管当局。

工程伦理在这里不是一句“应当更小心”。马尔霍兰在听证会上把判断错误揽到自己身上,这句话覆盖的是职业印章,覆盖不到 1928 年还没有的独立坝基审查。花旗中心把已经发现的接头弱点写成夜间加固,倒塌没有发生。圣弗朗西斯把地基疑问留到第一次满库之后,用四百余人死亡换来州监督。两起对象不同。共同的一层是:已经在场的异常必须在投入运用前写成可关闭的证据,而不是等残骸来补课。

测量清单因此有两层。1928 年能测的,是库水位、可见渗水是否带泥、残骸是否像漫顶或爆破、坝体混凝土试件是否合格。当时没有被当成放行条件的,是“东岸片岩是否原位山体、西岸砾岩饱和后是否仍能作为坝肩”。缺的那一项一旦写成州监督与后来的工程地质填图,同类序列的可发现性上升。这不是为 1928 年开脱。这是说:复杂性不是赦免未闭合地基证据的哲学。未闭合的坝肩会在第一次满库时被放大成峡谷清空。放大路径一旦被调查与后来的地质学写清,就应当被监督程序改掉。改掉的那一笔,首先是让坝肩回答自己还是不是岩体,而不是只让库水位回答是不是新高。

要记住的是委员会已经写下、罗杰斯后来补全的那一句:失败写在地基上。混凝土立方体合格,挡不住古滑坡与饱和砾岩。库水第一次满,不是罪证,是这座坝被要求承受的荷载。荷载到来时,东岸不是山。

跨域连接

  • 工程伦理:总览把职业印章写成覆盖当前构型的安全。本页把那句话收成 1928 年的装置:马尔霍兰次日揽责,听证会把责任系在给水局总工程师身上,但当年并没有一份独立于业主的坝基审查可以按掉放行。对读时比较否决权放在哪一栋楼,不要把本页写成守则条目的注脚。
  • 水电与大坝:水电总览把溃坝写成统计与规范史,常用板桥作极端对照。本页的对象不是发电主坝,而是给水调节库的地基在第一次满库时退出工作。对读时看“库水位新高”究竟是设计荷载还是被误写成超量,不要把圣弗朗西斯并进水电清洁账本里的一句风险附录。
  • 混凝土工程:混凝土总览把材料写成骨料、水泥与施工体系,而不是一个抗压数。本页说明坝体混凝土可以在调查里被判合格,仍可以在坝肩岩体退出后整体溃决。对读时看荷载在坝肩处还有没有可以承力的岩体,而不是把本案读成“水泥制品不如石坝”的材料判决。
  • 失效分析:失效分析把灾难写成链条。本页的链条是未闭合的坝基证据、满库设计荷载、把浑水读成旧渗漏的视察,以及一套把审查留在业主内部的给水局。调查没有停在“某一罐水泥不好”。它的取样策略是:先用残骸排除漫顶与爆破,再用坝肩岩体约束对象,后来的填图再给东岸补上古滑坡这个名称。
  • 材料强度:强度条目已经反对“强度是一个数”。本页把那张条件表写成坝肩岩体的浸水状态:混凝土立方体可以合格,片岩与砾岩仍可以在满库时失去整体性。拉伸或抗压合格证是高可靠的错误变量;坝肩还在不在原位,才是这一次的状态测量。对读时比较凯悦的局部承压:两起都不是“材料没到抗拉强度”。
  • 罗南角:两起都没有把一种结构型式证伪。罗南角其余三面仍在,缺的是局部损坏后的第二条竖向路;圣弗朗西斯中段残存,缺的是坝肩地质。对读时比较缺了哪一项必须关闭的验算,不要并成“预制板与重力坝都该淘汰”。
  • 凯悦走廊:两起都在投入使用后暴露细部与审查链,而不是整根构件被拉断。凯悦缺的是改杆后的连接重算;圣弗朗西斯缺的是满库前把东岸片岩写成原位与否的地质证据。对读时比较哪一张图被当成已经闭合:施工图印章,对给水局内部的视察结论。
  • 块体运动与滑坡:滑坡条目把诱发与触发分开,并提醒古老滑动面可以在残余强度上再次启动。本页的东岸就是那一类后来才被命名的古滑坡占用。对读时比较“看起来是山”与填图上的滑动体,不要把 1928 年的西岸砾岩结论从证据里删掉。

参考文献

  1. Wiley, A. J.; Louderback, George D.; Ransome, F. L.; Bonner, F. E.; Cory, Clarence L.; Fowler, F. H. Report of the Commission Appointed by Governor C. C. Young to Investigate the Causes Leading to the Failure of the St. Francis Dam near Saugus, California. Sacramento: California State Printing Office, 1928.
  2. County of Los Angeles, Office of the Coroner. Transcript of Testimony and Verdict of the Coroner's Jury in the Inquest over Victims of the St. Francis Dam Disaster. Los Angeles, 1928.
  3. Outland, Charles F. Man-Made Disaster: The Story of St. Francis Dam. Glendale, CA: The Arthur H. Clark Company, 1963. Revised ed., 1977.
  4. Rogers, J. David. "Reassessment of the St. Francis Dam Failure." In Engineering Geology Practice in Southern California, edited by Bernard W. Pipkin and Richard J. Proctor, 639–666. Association of Engineering Geologists Special Publication 4, 1992.
  5. Rogers, J. David. "A Man, a Dam and a Disaster: Mulholland and the St. Francis Dam." In The St. Francis Dam Disaster Revisited, edited by Doyce B. Nunis Jr., 1–109. Los Angeles: Historical Society of Southern California; Ventura: Ventura County Museum of History and Art, 1995.
  6. Jackson, Donald C., and Norris Hundley Jr. "Privilege and Responsibility: William Mulholland and the St. Francis Dam Disaster." California History 82, no. 3 (2004): 8–47. https://doi.org/10.2307/25161743
  7. Hundley, Norris, Jr., and Donald C. Jackson. Heavy Ground: William Mulholland and the St. Francis Dam Disaster. Berkeley: Huntington-USC Institute on California and the West / University of California Press, 2015.
  8. "The Failure of the St. Francis Dam." Engineering News-Record 100 (April 19, 1928): 636–639.

延伸阅读

  • 与 工程伦理 对读:把“印章覆盖当前构型”放回 1928 年给水局内部的视察,而不是守则句子。
  • 与 水电与大坝 对读:满库是设计荷载,还是被误写成“水太多”。
  • 与 混凝土工程 对读:坝体立方体合格,为何挡不住坝肩退出工作。
  • 与 失效分析 对读:残骸如何排除爆破与漫顶,后来的填图如何给东岸补名。
  • 与 罗南角 对读:型式仍在,缺的是局部损坏后的路,对坝肩还是不是岩体。
  • 与 块体运动与滑坡 对读:古滑动面在残余强度上再次启动,如何约束“那是一座山”的现场判断。