光照混凝土重力坝渗流特性和渗控方案分析 -凯发官网入口

第 !" 卷第 # 期! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!$$" 年 %$!月图 %不同断面上设计扬压力水头分布示意图 （单位： &）作者简介： 罗平平 （%’()—），男，江西上高人，博士研究生，从事岩体注浆理论研究*光照混凝土重力坝渗流特性和渗控方案分析罗平平，朱岳明，岑威钧（河海大学水利水电工程学院，江苏 南京!%$$’ ）摘要： 以 !$$& 级高的光照混凝土重力坝 %! 号典型溢流坝段为研究对象， 借助于结点虚流量法、 排水子结构和排水孔开关器技术，用三维渗流有限单元法，计算分析大坝渗流场各主要影响因素的作用，研究坝体和坝基的渗流特性， 经过对比和综合分析， 得出坝基的优选渗控方案， 并评估设计扬压力水头图形的可靠性、合理性和安全性*关键词： 重力坝；渗控方案；排水子结构；数值模拟中图分类号： ,-)"!*.文献标识码： /文章编号：%$$)!()"( （!$$"）$#!$$.(!$"设计中的光照混凝土重力坝位于北盘江中游，坝基岩体主要由砂岩、粉砂岩、灰岩及泥质灰岩等地层组成，倾向下游， 倾角约 #(!" 坝基中存在贯穿性强的透水断层 0%和 0!，影响带宽分别约为 !$& 和 %$&，压水试验渗透率!平均值都约为 .# 12 （&34 ・ & ・ &） " 坝体主要由四级配的 #%#和 #!$以及三级配的 #!$和 #!#混凝土组成， 渗透系数试验值分别为 "5.’ 6 %$7 %$，.5"( 6 %$7 %$，!5!! 6 %$7 %$和 %5%# 6 %$7 %$8&29" 正常运行时坝上、下游水位分别为 ("#5$$& 和 # .5#$&，水头差为 %)%5#$ &， 洪水期工况坝上、 下游水位分别为("(5$(& 和 )$ 5#$&，水头差也达 %. 5#(&"现拟大坝渗控设计方案中， 降低坝建基面扬压力的主要措施是设置堵渗性质的混凝土灌浆帷幕和排水性质的排水孔排水幕" 在河床 段坝基中， 除坝上、下游面的防渗帷幕及帷幕后的排水孔主排水幕外，坝基还设有 " 道抽排水幕，以降低和控制坝建基面上的扬压力 " 河床坝段和两岸挡水坝坝段建基面以及坝体水平剖面上的设计扬压力分别如图 % （ :），（;）和 （8） 所示， 其中 $%和 $&分别为坝上、 下游水深，" %和" !为坝建基面上游主排水幕处和坝基溢流型抽排水幕处的扬压力折减系数，"为坝上游面坝体内排水孔排水幕处的扬压力折减系数"本文以光照混凝土重力坝 %! 号河床溢流坝段为典型研究对象，进行三维有限单元法渗流分析，研究坝体和坝基的渗流特性以及渗控设计方法和方案，对比分析各主要渗流影响因素的作用及其对大坝安全性的影响程度， 综合评估设计扬压力图形的可靠性、合理性和安全性"!坝基渗流场的有限单元法求解!"!基本理论本文视坝体混凝土及坝基岩体为非均质多孔隙等效连续体渗透介质， 大坝渗流场为有自 由面的三维稳定达西渗流场，控制方程为：（ !’($，(），’ ) $（%）边界条件为：$ *#%) $%!’($，( ’ *#!) $（!）!’($，( ’ *#.) $且$ ) ,.（.）- !’($，( ’ *#""$且$ ) ,.（"）・(.・