刘凤茹，波兰汗·开肯，詹达美

(1.深圳市广汇源环境水务有限公司，广东 深圳 518020;2.河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098)

大坝安全一直是水利工程领域重点关注问题，尤其是大坝渗流安全是大坝安全评价的重要组成部分[1-2]。坝体渗流通常对混凝土坝和坝基岩土产生化学侵蚀破坏，而对土石坝可能产生渗漏或管涌等严重的渗透破坏[3-4]。据相关统计[5-7]，在美国206座破坏的土坝中，管涌和渗透破坏导致溃坝占52.5%；在中国存在严重渗漏的大型水库132座，其中土石坝占80%左右，在大型水库发生的事故调查中，渗漏管涌破坏占31.7%。可见，大坝渗漏问题是影响大坝安全的重要因素，因此有必要对大坝，尤其土坝开展渗流分析及渗透稳定性判别[8-11]。

土坝渗流分析有水力学解析法、流体力学解析法和数值解法等，而目前常用的方法是数值解法，主要包括边界元法、有限单元法和有限差分法等[12-14]。可以通过计算获得过渗流水头线、渗漏量和渗透坡降等参数，对坝体进行渗流安全分析。本文在对某水库大坝测压管实测资料分析的基础上，利用有限单元法对大坝进行渗流安全性计算分析和综合评价。

1 渗流计算方法

1.1 渗流计算原理

假设坝体符合平面假定，采用二维饱和渗流场基本方程为：

(1)

式中x、y——主渗透方向；kx、ky——主渗透系数；H——水头。

对于平面问题的四边形单元，单元内的水头分布为：

(2)

应用变分原理将微分方程(1)转化为有限元计算格式：

[k]{H}={Q}

(3)

式中 [k]——总传导矩阵；{Q}——计算区域边界上的分布流量的等效节点流量。……