姜媛媛，索慧敏，伍小玉

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

近年來(lái)，隨著水電工程建設(shè)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的水電工程修建在深厚覆蓋層上，而土石壩憑借其對(duì)復(fù)雜地基條件，尤其是深厚覆蓋層地基的良好適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，已成為壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的一種壩型。深厚覆蓋層上建土石壩，尤其是高土石壩，一個(gè)重要的技術(shù)問(wèn)題就是其滲流控制方案的選取，這直接關(guān)系到工程的運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)內(nèi)外多采用混凝土防滲墻作為地基覆蓋層的防滲體，并已演變出了多種組合形式，根據(jù)已建或在建工程研究成果，防滲墻布置方式，對(duì)整個(gè)大壩滲透穩(wěn)定性至關(guān)重要。

通過(guò)對(duì)長(zhǎng)河壩心墻堆石壩的不同防滲體布置形式進(jìn)行二維滲流有限元分析，重點(diǎn)研究多種設(shè)計(jì)防滲方案對(duì)壩體及壩基滲流場(chǎng)的影響，為選擇合適的主副防滲墻布置及墻下帷幕深度設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程地質(zhì)條件

長(zhǎng)河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)大渡河上游金湯河口以下約4～7km河段，大壩為礫石土心墻堆石壩，最大壩高240m，電站總裝機(jī)容量2 600MW。

表1 壩基各層滲透系數(shù)

2 防滲方案

礫石土心墻堆石壩防滲心墻頂高程為1 696.40m，頂寬為6m，上、下游坡度均為1∶0.25；心墻上游設(shè)一層水平厚度8 m 的反濾層，下游設(shè)兩層水平厚度6m 的反濾層， 上、下游反濾層坡比均為1∶0.25；上、下游反濾層與壩體堆石間設(shè)置過(guò)渡層，過(guò)渡層最大厚度20m。壩體各料區(qū)、壩基各層滲透參數(shù)見表2。

壩基覆蓋層采用兩道全封閉混凝土防滲墻防滲，主防滲墻厚度為1.4m，副防滲墻厚度為1.2m，兩道墻凈距離14m。其中主防滲墻頂部設(shè)置廊道與防滲心墻連接，墻底部嵌入基巖1.5m，下游副防滲墻頂部直接插入防滲心墻內(nèi)，插入高度10m，底部嵌入基巖1.5m，兩道防滲墻頂部都設(shè)置了高塑性粘土，墻下接防滲帷幕灌漿。覆蓋層縱剖面和防滲措施見圖1。

表2 壩體各料區(qū)滲透系數(shù)

3 滲流計(jì)算分析

主、副壩基防滲墻聯(lián)合墻底帷幕共同防滲，是目前同類工程中較多采用的形式，主、副防滲墻布置位置和墻下帷幕深度直接影響大壩及壩基滲流場(chǎng)分布，為了了解防滲墻在運(yùn)行期水頭分布情況，在基本方案的基礎(chǔ)上，變換出其他5種典型組合方案，分別進(jìn)行二維滲流有限元計(jì)算分析，對(duì)比得出滲流場(chǎng)的主要影響因素。

基本方案C1是副防滲墻位于主防滲墻上游側(cè)，主墻下接帷幕深入基巖3Lu線以下5m，副防滲墻插入心墻10m，底部下接10m深的防滲帷幕，帷幕底深入弱卸荷下限。其他方案在此基礎(chǔ)上變化主副防滲墻下接帷幕深度、副防滲墻相對(duì)位置，具體方案見表3。壩體剖面等勢(shì)線見圖2。

圖1 覆蓋層縱剖面(單位:m)

方案C1副防滲墻位于主防滲墻上游側(cè)，主防滲墻下接帷幕深入基巖3Lu線以下5m，副防滲墻下接10m深防滲帷幕，壩體和壩基單寬滲流量分別為0.217 m3/d、37.39 m3/d，壩基覆蓋層為主要滲漏通道；大壩總水頭為212m，主防滲墻消減水頭137.83m，占總水頭的65%，副防滲墻消減水頭69.0m，占總水頭的32.5%，上、下游覆蓋層消減占總水頭2.5%。副防滲墻與高塑性粘土最大接觸坡降在防滲墻頂部為7.51；廊道與高塑性粘土最大接觸坡降為11.26。防滲心墻坡降均小于允許坡降。

表3 不同方案及各方案下滲透流量及壩體關(guān)鍵部位的最大滲透坡降

圖2 方案C1等位勢(shì)分布(單位:m)

方案C2～C3是對(duì)主防滲墻下不接帷幕，副防滲墻下接不同深度防滲帷幕的情況進(jìn)行了計(jì)算。與主防滲墻下接帷幕深入基巖3 Lu線以下5m相比，副防滲墻起到主要隔水作用，副防滲墻下接10m深帷幕時(shí)消減水頭占總水頭的63%；帷幕加深到3 Lu線以下5m時(shí)消減水頭占總水頭的75.5%，由于承擔(dān)水頭大幅增加，防滲墻與高塑性粘土最大接觸坡降增加到了12.16，廊道與高塑性粘土最大接觸坡降減小20%為9.07。

方案C5～C6是對(duì)主、副防滲墻下接同一深度帷幕情況進(jìn)行的計(jì)算。當(dāng)主、副防滲墻同時(shí)下接10m深帷幕時(shí)，主防滲墻消減水頭106.4m，占總水頭的50%，副防滲墻消減水頭95.8m,占總水頭的45%，上、下游覆蓋層消減占總水頭5%；當(dāng)主、副防滲墻下接帷幕均深入基巖3Lu線以下5m時(shí)，主防滲墻消減水頭105.6m，占總水頭的49.8%，副防滲墻消減水頭101.6 m，占總水頭的47.9%。由此可知，當(dāng)兩墻帷幕深度相同時(shí)，不論帷幕深淺兩道防滲墻將平均分擔(dān)總水頭。

方案C4是將副防滲墻布置在主防滲墻下游側(cè)，與放置在上游側(cè)相比，滲流量相當(dāng)，主、副防滲墻承擔(dān)水頭比例也近似，但對(duì)廊道外測(cè)水頭分布影響較大，副防滲墻在上游側(cè)時(shí)可有效降低廊道圍水壓力近50m水頭，利于廊道的應(yīng)力變形。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)長(zhǎng)河壩心墻堆石壩滲流有限元計(jì)算分析可知： 隨著副防滲墻底端帷幕深度的加大，副墻承擔(dān)總水頭的比例逐漸增大，當(dāng)主、副防滲墻下接帷幕深度相同時(shí)，兩墻承擔(dān)水頭相當(dāng)；副防滲墻位于主防滲墻上、下游，對(duì)于兩墻分擔(dān)水頭比例沒有明顯變化，對(duì)整個(gè)壩體滲流場(chǎng)分布影響較小，但是副防滲墻在上游側(cè)可有效降低主防滲墻上接廊道的圍水壓力

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