高压输水隧洞帷幕体防渗性能的数值模拟*

余 涛，章 光，高培培，李墨潇，胡少华,3

(1.武汉理工大学 安全科学与应急管理学院，湖北 武汉 430070；2.湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430070；3.国家大坝安全工程技术研究中心，湖北 武汉 430010)

0 引言

为合理开发利用水能资源，我国建设1批大型、特大型水利水电工程，规模巨大，水文地质复杂，其中各类高坝普遍达200～300 m[1-2]。在高坝运行过程中，坝基帷幕体承受渗透压力高达3 MPa，防渗排水系统之间岩体渗透坡降超过30，渗漏问题极为突出[3]。由于高压输水隧洞帷幕体长期处于高水头、高渗压环境，水与岩石、帷幕体相互作用发生溶蚀，使帷幕体防渗性能减弱甚至失效，导致坝基扬压力升高、渗流量增加，对大坝稳定性和安全性造成严重影响[4-5]。针对高水头下帷幕体性能演化带来的具体问题提出合理优化治理方案，对水电站安全稳定运行意义重大。

近年来，帷幕体防渗性能研究主要集中在3个方面：1)通过帷幕体不同性态参数模拟对坝基渗流场的影响：高明军等[6]通过建立2维渗流模型，分析帷幕体体型对坝基渗流的影响；陈书燕等[7]通过软件模拟不同帷幕体厚度对渗流场的影响。2)利用水文地质参数对帷幕体时效性进行评价：霍吉祥等[8]通过幕后地下水质特征，采用水化学图示法判定坝基帷幕体防渗性能及可能存在的防渗缺陷；刘胜等[9]通过坝基帷幕体渗透系数，定量分析帷幕体防渗可靠性。3)从水文地球化学基本理论出发，建立多物理场耦合模型分析帷幕体防渗效果：彭鹏等[10]依据连续介质动力学及化学动力学理论建立水-岩-帷幕体相互作用的多场耦合模型，定性及定量评价帷幕体防渗性能；……