周学雷

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

1 绪 论

土石坝渗流稳定是工程安全运行的重要基础，土体的渗流作用力可改变坝体的应力变形，如果施加于无黏性土颗粒，力学性质改变土体瞬间失稳，若对象为黏性土颗粒，部分颗粒随水体流动将会造成管涌[1]。当大坝下游面产生逸出时，将造成流土现象。在土石坝建设工程中，需对渗流控制标准着重研究分析，降低渗流破坏，进而保证大坝的安全稳定。

2 渗流基本原理

土坝二向渗流采用三角形单元离散渗流场，通过对线性方程组求解平方根。得渗流场离散后的线性组[2]表达式为：

(1)

当矩阵[S]=0时，恒定土体非稳定渗流公式为：

(2)

若不考虑时间因素，得稳定渗流有限单元计算表达式为：

[K]{h}={F}-[[D]{q}]

(3)

任一断面的渗流量采用中线法[3]计算，计算公式为：

(4)

3 工程实例

3.1 工程地质

某水利枢纽坝基为深147.95m的冰碛砂砾石层，其中夹有厚18-30m粉细砂透镜体和湖相沉积的淤泥质黏土、软黏土层。水库正常蓄水位位2960m，下游河道内边界面为定水头边界，水位取为2886m。

坝基覆盖层上层黏土层厚2-6.82m，埋深4-7m，孔隙比e=1.183，干密度1.26t/ m3，含水量44.1%。下层为软黏土层厚度20m左右，埋深15m，孔隙比e=1.052，干密度1.33t/ m3，含水量34.8%。

3.2 渗流分析

3.2.1 水平铺盖

渗流计算采用315m、615m、915m、1515m不同长度的水平防渗铺盖共4种方案进行计算。其计算成果详见图3-1，从中可以看出：

1)铺盖长度为315m及615m时，坝基渗漏总量，渗透比降均不满足要求。

2)铺盖长度915m，坝基渗透比降0.074，铺盖承受绝大部分的水头，其余在下游损失，坝基控制渗漏标准0.36m3/s。……