Page 68 - 2023年第54卷第8期

的增大，坝体服役年限明显减少。因此，为了延长坝体的服役年限，尽量降低主防渗帷幕初始渗透系
数是较为合适的工程措施。

表 ５ 均值响应表
主防渗墙 副防渗墙 主防渗帷幕 副防渗帷幕
０．８ ６７．２ａ ６７．３ａ ６８．９ａ ６７．５ａ
水平 １．０ ６８．４ａ ６８．４ａ ６７．９ａ ６７．９ａ
１．２ ６７．５ａ ６７．４ａ ６６．３ａ ６７．８ａ
极差 １．２ａ １．０８ａ ２．６６ａ ０．３９ａ

排秩 ２ ３ １ ４

６ 结论

为探查在坝基防渗体渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的渗流与溶蚀问题，本文构建了水泥基材
料的渗流－ 溶蚀耦合模型，以孔隙水压力、固相钙浓度与钙离子浓度为基本自由度，采用恒定 Ｎｅｗｔｏｎ
迭代法求解了非线性控制方程组，研究了长河坝心墙堆石坝坝基防渗体的渗流与溶蚀特征，探讨了渗
透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝服役年限问题，主要结论如下：（ １）构建的渗流 － 溶蚀耦合模型较好
地呈现了渗透溶蚀试验的渗流量与钙离子溶蚀量，表明渗流 － 溶蚀耦合模型可准确地捕捉水泥基材料
的渗透溶蚀效应。（２）随着服役年限的增加，坝基防渗体防渗能力降低，坝体心墙下游的逸出点有所
抬升，由于防渗帷幕防渗性能的衰减，主防渗墙与主防渗帷幕削减水头任务逐渐转移至副防渗墙与副
防渗帷幕，且削减水头任务转移主要发生在坝体服役的前 ６０ａ内，故需要注重坝体早期运行的抗溶蚀
保护；坝体服役 １００ａ时，覆盖层 ３的渗透坡降接近于允许渗透坡降，运行管理时应着重关注覆盖层 ３
与下游水面交点处的渗透破坏；长河坝坝基防渗体中固相钙溶蚀相对严重的区域集中在两道防渗墙中
下部、固结灌浆靠下游侧和两道防渗帷幕，溶蚀相对轻微的区域集中在贴近高塑性黏土与复合土工膜
的混凝土廊道、两道防渗墙上部和固结灌浆。（ ３）综合考虑坝基防渗体固相钙的分解率、渗透系数增
长倍数、渗透坡降和边坡稳定等，从力学性能与防渗性能角度探讨了渗透溶蚀效应下坝基防渗体的失
效标准，认为坝体服役年限为 ６８．３ａ，低于长河坝的设计年限。坝体服役年限对各渗透系数的敏感性
由强到弱依次为主防渗帷幕、主防渗墙、副防渗墙、副防渗帷幕。针对长河坝心墙堆石坝而言，降低
主防渗帷幕的初始渗透性可较为有效地延长坝体的服役年限。在特高土心墙坝坝基防渗体结构设计时
应充分考虑渗透溶蚀效应。

参 考 文 献：

［ １］ 沈振中，邱莉婷，周华雷．深厚覆盖 层 上 土 石 坝 防 渗 技 术 研 究 进 展 ［Ｊ］．水 利 水 电 科 技 进 展，２０１５，３５
（５）：２７ － ３５．
［ ２］ 高钟璞．大坝基础防渗墙［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２０００．
［ ３］ 刘豪杰，任杰，杨杰，等．深厚覆盖层土石坝渗流控制及三维数值分析［Ｊ］．水资源与水工程学报，２０１８，
２９（２）：２１９ － ２２４．
［ ４］ 温立峰，李炎隆，柴军瑞．混凝土面 板 堆 石 坝 地 基 防 渗 墙 塑 性 损 伤 数 值 分 析 ［Ｊ］．水 利 学 报，２０２１，５２
（６）：６７３ － ６８８．
［ ５］ 温立峰，李炎隆，柴军瑞．坝基混凝土防渗墙力学性状的统计分析［Ｊ］．水利学报，２０２１，５２（２）：２４１ － ２５４．
［ ６］ 张开来，沈振中，甘磊．水泥基材料溶蚀试验研究进展［Ｊ］．水利水电科技进展，２０１８，３８（６）：８６ － ９４．
［ ７］ 李新宇，方坤河．混凝土渗透溶蚀过程中钙离子迁移过程数值模拟［Ｊ］．长江科学院院报，２００８，２５（６）：
９６ － １００．

— ９ ５ —
２