基于數(shù)值模擬及反分析研究施工因素對(duì)滲流特性的影響

曾乾坤，林日東，倪小東*

(1.河海大學(xué) 巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098；2.福建省水利水電科學(xué)研究院，福建 福州 350000)

防滲墻因其防滲效果明顯、質(zhì)量可靠、經(jīng)久耐用，在病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程中得到了廣泛應(yīng)用[1]。防滲墻位于壩體內(nèi)或夾于深厚覆蓋層，為隱蔽工程，且多為水下澆筑，施工質(zhì)量受施工工藝、施工場(chǎng)地、人員設(shè)備諸多因素影響[2]，防滲墻體極有可能存在質(zhì)量缺陷，從而大大削弱防滲效果，對(duì)堤壩安全運(yùn)行產(chǎn)生危害[3]。目前，國(guó)內(nèi)二十世紀(jì)中葉建設(shè)的中小型水庫相當(dāng)部分存在滲漏問題，相當(dāng)部分水庫土壩通過施作防滲墻進(jìn)行防滲加固。當(dāng)前針對(duì)完成防滲加固的水庫土壩開展其防滲效果評(píng)價(jià)研究較少見于文獻(xiàn)。通過大量文獻(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，許多學(xué)者結(jié)合實(shí)際工程對(duì)影響防滲墻成墻質(zhì)量的施工因素進(jìn)行了淺析，但涉及施工因素系統(tǒng)調(diào)研且歸并分類的研究較少，施工因素對(duì)防滲墻成墻質(zhì)量至關(guān)重要，進(jìn)而決定了壩體的防滲性能，直接影響整個(gè)工程安全性，因此系統(tǒng)調(diào)研影響防滲墻質(zhì)量的施工因素很有必要[4-18]。在數(shù)值模擬正分析層面，相關(guān)研究很多[19-27]，證實(shí)了利用Geostudio軟件模擬堤壩滲流的可行性與優(yōu)越性。在通過相關(guān)數(shù)值、數(shù)學(xué)方法或結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)開展反演分析層面[28-31]，對(duì)于施工因素系統(tǒng)調(diào)研與歸類研究較少，導(dǎo)致數(shù)值模擬中工況參數(shù)缺乏理論依據(jù)，且涉及非穩(wěn)定滲流庫水位變動(dòng)下浸潤(rùn)線的研究鮮見與實(shí)際工程結(jié)合，反演分析大多停留在壩體滲透系數(shù)確定層面，很少涉及通過浸潤(rùn)線形態(tài)進(jìn)行防滲墻不良原因判別，據(jù)此進(jìn)行了本文研究工作[32-36]。

本文通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及查閱施工日志，結(jié)合專家訪談，并參考相關(guān)文獻(xiàn)闡述，歸納影響防滲墻防滲效果的相關(guān)因素。基于上述分類，建立相應(yīng)簡(jiǎn)化物理模型，通過比對(duì)不同工況下的滲透參數(shù)，評(píng)估各因素對(duì)防滲效果的影響程度，結(jié)合實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線形態(tài)開展防滲體防滲效果不良原因初判，并對(duì)穩(wěn)態(tài)下不同庫水位水平及庫水位變動(dòng)工況進(jìn)行數(shù)值模擬，比較分析其浸潤(rùn)線形態(tài)差異，對(duì)土石壩防滲加固效果做出綜合分析。

1 防滲墻防滲效果影響因素分類

通過開展相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及資料分析，結(jié)合收集數(shù)次專家咨詢討論會(huì)意見，并參考相關(guān)文獻(xiàn)，總體得出影響防滲墻防滲效果的因素存在于工程各個(gè)階段，具體分為事前(勘察設(shè)計(jì))、事中(施工)、事后(運(yùn)行)，通過歸并分類可知，事前階段，主要是勘察設(shè)計(jì)階段存在勘察不足，導(dǎo)致防滲體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式與需求存在差異影響整體防滲效果；施工階段，諸多施工因素的影響最終基本體現(xiàn)在防滲墻質(zhì)量缺陷這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)；在運(yùn)行階段，臺(tái)風(fēng)過境等不利因素往往導(dǎo)致庫水位瞬升，引起非穩(wěn)定滲流，導(dǎo)致局部水力梯度超允許值，從而影響防滲墻的防滲效果。最終以魚骨圖形式展示影響混凝土防滲墻防滲效果的諸多因素，具體如圖1所示。

2 相關(guān)影響因素下滲流場(chǎng)分析

通過對(duì)圖1展示的相關(guān)影響因素進(jìn)行合理歸并，構(gòu)建系列簡(jiǎn)化物理模型，并建立相應(yīng)的數(shù)值模型開展分析。具體依托某一工程，針對(duì)各數(shù)值模型開展穩(wěn)定-非穩(wěn)定滲流模擬，評(píng)估各影響因素下土石壩防滲加固效果。

2.1 工程概況

某均質(zhì)土壩，如圖2所示。壩頂高程240.0 m，壩頂寬25 m，防滲墻頂高程240 m，壩軸線長(zhǎng)208.0 m，防滲墻厚1 m，設(shè)計(jì)正常蓄水位32 m，枯水位12 m。壩體填筑材料主要成分為粘性土，填土的成分均勻性較好，填土?xí)r經(jīng)分層壓實(shí)。壩基從上至下分別為細(xì)砂層、泥質(zhì)粉砂巖，層厚分別為10 m和5 m。水庫大壩防滲加固前存在的主要問題是壩體填筑土的壓實(shí)度偏低，含水率偏高，呈弱中等透水性。水庫高水位運(yùn)行時(shí)，大壩背水坡出現(xiàn)大面積濕坡。

2.2 有限元分析模型

2.2.1 土壩物性參數(shù)

根據(jù)防滲加固前開展的地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告描述的土工試驗(yàn)成果及其建議值選取工程各部位參數(shù)，詳見表1，壩身土非飽和滲透系數(shù)參考類似工程選取。

圖1 防滲效果影響因素Fig.1 Influencing factors of seepage control effect

圖2 典型斷面圖(單位:m)Fig.2 Typical section

表1 壩體不同分區(qū)計(jì)算參數(shù)Tab.1 Calculation parameters of different zones of dam body

由勘察報(bào)告可知，該壩體各部分滲透系數(shù)較高，特別其下臥細(xì)砂層，其滲透系數(shù)為1×10-4m/s，為高滲透性，顯然不利于壩體防滲，是水庫滲漏的重要通道。

2.2.2 分析模型

依據(jù)圖2所示斷面形態(tài)，建立圖3所示分析模型，模型邊界設(shè)置如下：壩體上游水位面以下設(shè)置為等水頭邊界，H=32 m；壩體下游水位面位于細(xì)砂層頂面，H=0 m；壩體下游坡面設(shè)置為潛在滲流面，出溢點(diǎn)通過自動(dòng)搜索獲得；模型底面及左右均設(shè)置為不透水邊界。網(wǎng)格劃分時(shí)，防滲墻體單元尺寸設(shè)置為0.25 m×0.25 m，其余區(qū)域單元尺寸設(shè)置為1 m×1 m。

2.2.3 防滲墻的有限元滲流模擬

依托第一部分開展的相關(guān)工作，在考慮施工影響因素時(shí)，細(xì)分為不同缺陷位置及缺陷程度對(duì)土壩防滲的影響，最終考慮防滲墻缺陷、防滲墻結(jié)構(gòu)形式和水位瞬升等將對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而影響防滲墻防滲效果的因素共設(shè)置11種工況，如圖4所示，圖中空白部分表征缺陷，表2為各工況設(shè)置參數(shù)表。

圖3 有限元網(wǎng)格及邊界條件設(shè)定Fig.3 Finite element mesh and boundary condition setting

圖4 各分析工況簡(jiǎn)化示意圖(單位：m)Fig.4 Simplified diagram of each analysis condition

表2 各工況設(shè)置參數(shù)Tab.2 Setting parameters of each working condition

采用Geostudio中的seep/w模塊開展上述工況模擬，獲取土石壩浸潤(rùn)線(形態(tài)、防滲體上游側(cè)、下游側(cè)水頭高度)、出逸點(diǎn)水力坡降、壩基滲流量、壩體滲流量等滲流參數(shù)，通過比對(duì)各工況下的滲流參數(shù)，確定各因素對(duì)防滲效果的影響程度。

2.3 有限元分析結(jié)果

2.3.1 防滲墻不同結(jié)構(gòu)形式對(duì)滲透特性的影響

在基礎(chǔ)覆蓋層不厚的土石壩加固工程中，混凝土防滲墻一般直接嵌入基巖以形成封閉式防滲體系。然而，實(shí)際工程中由于勘察原因?qū)е路罎B墻嵌入基巖深度不夠甚至未入巖等情況，相應(yīng)地，防滲墻結(jié)構(gòu)形式從全封閉式變?yōu)閼覓焓健樘接懛罎B墻結(jié)構(gòu)形式的改變對(duì)防滲墻防滲效果的影響，進(jìn)行了工況1及工況2的數(shù)值模擬。

表3顯示，當(dāng)入巖深度從50 cm變到-50 cm時(shí)，即防滲墻的結(jié)構(gòu)形式從全封閉式變?yōu)榘敕忾]式時(shí)，壩體滲流量減小到原來的0.75倍，下游壩基滲流量增大到原來的2.8倍，滲流量變化顯著，這是因?yàn)樵诜罎B墻底部存在強(qiáng)透水層，未有效截滲，將形成優(yōu)勢(shì)滲流通道，導(dǎo)致壩體滲流量減小，壩基滲流量增加。顯然，形成全封閉式防滲結(jié)構(gòu)能顯著降低下游壩基滲流量、壩基出逸坡降和上下游水頭差，因此，如因勘察、設(shè)計(jì)及施工某一方導(dǎo)致防滲墻深部不夠，未形成全封閉式防滲結(jié)構(gòu)將稱為防滲工程的隱患，不容忽視。由圖5可知，防滲墻的結(jié)構(gòu)形式的變化對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生重要的影響，對(duì)于浸潤(rùn)線形態(tài)及各部位水力梯度均影響顯著。

2.3.2 防滲墻不同缺陷形式對(duì)滲流特性的影響

由于防滲墻施工工藝形式多樣，且是隱蔽工程，墻體質(zhì)量難以監(jiān)控，可能存在空洞、薄弱區(qū)等缺陷，為此設(shè)置多種缺陷工況，對(duì)應(yīng)模擬圖1中墻體各部位存在施工缺陷的滲流狀況，與正常情況對(duì)比，分析不同部位、不同程度的墻體缺陷對(duì)防滲效果的影響。具體設(shè)置時(shí)考慮兩種缺陷類型：一種為水平施工缺陷，該缺陷貫通防滲墻左右兩側(cè)，另一種為垂直施工缺陷，該缺陷沿防滲墻厚度方向呈現(xiàn)，劃分網(wǎng)格時(shí)對(duì)防滲墻及缺陷部位進(jìn)行加密處理。

表3 不同防滲墻結(jié)構(gòu)形式下工程滲流參數(shù)變化Tab.3 Variation of engineering seepage parameters under different seepage control wall structures

圖5 各工況下總水頭等值線云圖Fig.5 Cloud chart of total head isoline under various working conditions

表4 不同防滲墻缺陷形式下工程滲流參數(shù)變化Tab.4 Variation of seepage parameters under different impervious wall defects

由表4可見，工況3—工況5中，壩基滲流量、壩基出逸滲透坡降、下游壩基滲流量基本相同，防滲效果接近，但上述各工況與正常工況相比：墻后浸潤(rùn)線的位置存在明顯變化，壩體滲流量變化較大，這是因?yàn)樵趬误w內(nèi)存在的水平缺陷形成貫穿通道，形成滲流的優(yōu)勢(shì)通道，增加了水流量；工況6由于缺陷位于強(qiáng)透水層，水流優(yōu)先從缺陷內(nèi)通過，與正常相比，壩基滲流量明顯增加，壩體滲流量明顯減小，防滲效果顯著降低，在所有水平施工缺陷工況中防滲效果最差，因此防滲墻水平施工缺陷所處地層對(duì)其防滲效果有顯著影響；通過工況7—工況10的對(duì)比分析，各滲流參數(shù)基本接近，由于缺陷設(shè)置并未貫穿，與無缺陷工況1相比，各垂直缺陷工況防滲墻防滲效果影響不大。

2.3.3 防滲墻水位驟升對(duì)滲流場(chǎng)的影響

庫水位變化與土石壩壩坡穩(wěn)定密切相關(guān)，汛期蓄水時(shí)這種不利因素更加明顯，隨著庫水位急劇抬升，壩體內(nèi)將產(chǎn)生對(duì)壩坡穩(wěn)定不利的非穩(wěn)定滲流。為此設(shè)置了工況11：上游水位5 d從217 m勻速抬升至237 m，分析剛達(dá)到穩(wěn)定時(shí)防滲墻工程滲流參數(shù)，并與工況1比對(duì)，如表5，分析水位驟升對(duì)防滲效果的影響。

表5 不同滲流種類工程滲流參數(shù)變化Tab.5 Variation of seepage parameters of different seepage types

表5可見，與穩(wěn)定滲流相比，非穩(wěn)定滲流中，防滲墻兩側(cè)浸潤(rùn)線高度差、浸潤(rùn)線高度，有明顯降低，防滲墻底部平均滲透坡降、壩基出逸滲透坡降、壩體滲流量、下游壩基滲流量均有明顯降低，這是因?yàn)樗惑E升時(shí)浸潤(rùn)線在上游出現(xiàn)了“延緩上升”現(xiàn)象，表現(xiàn)為從上游壩坡到防滲墻處浸潤(rùn)線的上升速率逐漸減小，防滲墻內(nèi)部及上下游邊界處浸潤(rùn)線有明顯突降，水流充滿壩體時(shí)間不足，進(jìn)而產(chǎn)生此結(jié)果。

3 數(shù)值模擬結(jié)果分析

3.1 滲流量分析

根據(jù)工況1—工況11的數(shù)值模擬結(jié)果繪制各個(gè)工況的滲流量圖，如圖6所示。

圖6 各個(gè)工況滲流量Fig.6 Seepage flow under various working conditions

圖6顯示，于壩體滲流量而言，與工況1相比，工況2有所減小，是由于在防滲墻底部形成滲流通道的結(jié)果，工況3—工況5明顯增加，是因?yàn)樵趬误w內(nèi)存在水平施工缺陷，形成貫穿通道，工況6有所降低是由于在強(qiáng)透水層存在的水平缺陷形成優(yōu)勢(shì)通道，工況7—工況10與其接近，是沒有形成滲流通道的緣故，工況11為非穩(wěn)定滲流，壩體滲流量明顯降低；于下游壩基滲流量而言，工況1滲流量最小，工況2的滲流量是工況1的近2.8倍，防滲墻高度變化不大，防滲墻由全封閉式變?yōu)閼覓焓綍r(shí)，壩基滲流量大大增加，表明防滲墻結(jié)構(gòu)形式是影響防滲墻防滲效果的重要因素之一。

由工況3—工況6可知，滲流量與施工缺陷的位置有關(guān)，缺陷處于強(qiáng)透水層時(shí)防滲效果最差；工況7—工況10滲流量較為接近；工況11為非穩(wěn)定滲流下的工況，滲流量與正常工況相比明顯降低，這是因?yàn)樗惑E升時(shí)浸潤(rùn)線在上游出現(xiàn)了“延緩上升”現(xiàn)象，壩體內(nèi)充水不足導(dǎo)致滲流量產(chǎn)生明顯差異。綜合分析，各個(gè)因素影響下游壩基滲流量的程度：水平施工缺陷(缺陷處于強(qiáng)透水層)>結(jié)構(gòu)形式(懸掛式)>水平施工缺陷(缺陷處于壩體)>垂直施工缺陷>非穩(wěn)定滲流(水位驟升)；各個(gè)因素影響壩體滲流量的程度排序?yàn)椋核绞┕と毕?缺陷處于壩體)>垂直施工缺陷>結(jié)構(gòu)形式(懸掛式)>水平施工缺陷(缺陷處于強(qiáng)透水層)>非穩(wěn)定滲流(水位驟升)。

3.2 防滲墻降低水頭值分析

根據(jù)工況1—工況11的數(shù)值模擬結(jié)果繪制各個(gè)工況的防滲墻降低水頭值圖，如圖7所示。

圖7 各個(gè)工況中防滲墻降低水頭值Fig.7 Reduced water head value of impervious wall under various working conditions

圖7顯示，防滲墻無缺陷時(shí)防滲墻降低水頭值最大，防滲效果最好；當(dāng)防滲墻由全封閉式變?yōu)閼覓焓綍r(shí)，降低水頭值減小了原來的50%；防滲墻存在水平施工缺陷時(shí)，防滲墻降低水頭值與缺陷的位置有關(guān)，缺陷處于強(qiáng)透水層時(shí)防滲效果最差；防滲墻存在垂直缺陷時(shí)，防滲墻降低水頭值與缺陷位置關(guān)系不大；防滲墻無缺陷在非穩(wěn)定滲流情況下防滲墻降低水頭值最小，這是由于水位驟升導(dǎo)致浸潤(rùn)線在壩體內(nèi)出現(xiàn)了“延緩下降”現(xiàn)象，與防滲墻本身防滲效果無關(guān)。綜合分析，各個(gè)因素影響防滲墻降低水頭值的程度排序?yàn)椋核绞┕と毕?缺陷處于強(qiáng)透水層)>結(jié)構(gòu)形式(懸掛式)>水平施工缺陷(缺陷處于壩體)>垂直施工缺陷>非穩(wěn)定滲流(水位驟升)。

3.3 壩基出逸滲透坡降分析

根據(jù)工況1—工況11的數(shù)值模擬結(jié)果繪制各工況壩基出逸滲透坡降圖，如圖8所示。

圖8 各工況壩體下游面出逸滲透坡降Fig.8 Seepage gradient of downstream face of dam body under various working conditions

圖8顯示，防滲墻無缺陷時(shí)壩基出逸滲透坡降最小，防滲效果最好；當(dāng)防滲墻由全封閉式變?yōu)閼覓焓綍r(shí)，壩基出逸滲透坡降增大了0.96倍；防滲墻存在水平施工缺陷時(shí)，壩基出逸滲透坡降與缺陷的位置有關(guān)，缺陷處于強(qiáng)透水層時(shí)防滲效果最差，另外3種工況中壩基出逸滲透坡降變化不大；防滲墻存在垂直施工缺陷時(shí)，壩基出逸滲透坡降與缺陷的位置無明顯關(guān)系，與正常情況相比，壩基出逸滲透坡降變化不大；防滲墻無缺陷在非穩(wěn)定滲流情況下壩基出逸滲透坡降與正常情況相比，壩基出逸滲透坡降明顯降低。綜合分析，各個(gè)因素影響壩基出逸滲透坡降的程度排序?yàn)椋核绞┕と毕?缺陷處于強(qiáng)透水層)>結(jié)構(gòu)形式(懸掛式)>水平施工缺陷(缺陷處于壩體)>垂直施工缺陷>非穩(wěn)定滲流(水位驟升)。

3.4 浸潤(rùn)線分析

3.4.1 各工況浸潤(rùn)線分析

根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果繪制出各個(gè)工況的浸潤(rùn)線，如圖9所示。

實(shí)際工況中，分別選取防滲墻前、防滲墻后以及壩體出逸點(diǎn)作為代表點(diǎn)，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得的代表點(diǎn)孔壓計(jì)讀數(shù)在圖9中以折線表示出來，通過對(duì)比分析，實(shí)際工況的浸潤(rùn)線與工況2和工況6的浸潤(rùn)線很接近，比對(duì)代表點(diǎn)位置發(fā)現(xiàn)，實(shí)際工況的浸潤(rùn)線與工況6的浸潤(rùn)線基本重合，且曲線走勢(shì)相同，可初步判別實(shí)際工況的缺陷形式與工況6接近，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)資料及施工記錄綜合判別，這種通過結(jié)果反演分析的方法可以初判實(shí)際情況中大壩防滲墻所發(fā)生的質(zhì)量問題，類似的反演分析方法推廣至更多工程中，對(duì)大壩隱蔽工程防滲墻的缺陷進(jìn)行整治。

3.4.2 補(bǔ)充工況浸潤(rùn)線分析

為深入研究貫穿缺陷和非貫穿缺陷不同尺寸的滲透規(guī)律，在工況7基礎(chǔ)上補(bǔ)充工況12—工況15，設(shè)置參數(shù)如表6，圖10為浸潤(rùn)線詳圖。

從圖10可知，工況12—工況14的浸潤(rùn)線基本重合，工況14差異較大，由表6可見，工況12—工況14的缺陷位置最大i、壩基出逸滲透坡降i、壩體滲流量和下游壩基滲流量基本接近，說明當(dāng)缺陷非貫穿時(shí)，缺陷沿水平方向的長(zhǎng)度差異對(duì)滲流影響不大，這是因?yàn)槲丛谌毕萏幮纬蓾B流通道，當(dāng)缺陷貫穿時(shí)，工況15與其他工況相比，滲流參數(shù)和浸潤(rùn)線均有較大差異，這是因?yàn)樨灤┤毕菰谌毕萏幮纬蓾B流通道，嚴(yán)重削弱了防滲體的防滲效果，因此，實(shí)際施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格避免貫穿施工缺陷的出現(xiàn)，以防在防滲體內(nèi)部形成滲流通道造成壩體的滲流破壞。

3.4.3 非穩(wěn)定滲流浸潤(rùn)線分析

對(duì)穩(wěn)態(tài)下不同庫水位水平及庫水位驟升、驟降工況下的壩體內(nèi)部浸潤(rùn)線變化情況進(jìn)行分析。本文給出了壩體在穩(wěn)定滲流、不同庫水位水平及庫水位不同驟升速率、驟降速率工況下的內(nèi)部浸潤(rùn)線變化情況，穩(wěn)定時(shí)間均為60 d，如圖11—圖13。

圖11顯示：不同庫水位在穩(wěn)定滲流下，浸潤(rùn)線變化較為平緩，變化趨勢(shì)一致，均在防滲墻處有一折減效應(yīng)，表示防滲墻起到了阻水效應(yīng)；隨著庫水位下降，壩體內(nèi)部浸潤(rùn)線相應(yīng)地降低，防滲墻兩側(cè)浸潤(rùn)線高度差也相應(yīng)地減小，出逸點(diǎn)位置下移，表明水位越低，防滲墻需要承擔(dān)的水頭降低值越小，對(duì)下游壩坡的穩(wěn)定越有利。

圖12顯示：不同庫水位驟升速率下的浸潤(rùn)線變化與穩(wěn)態(tài)庫水位相比有很大差異，即浸潤(rùn)線在上游出現(xiàn)了“延緩上升”現(xiàn)象，表現(xiàn)為從上游壩坡到防滲墻處浸潤(rùn)線的上升速率逐漸減小，防滲墻內(nèi)部及上下游邊界處浸潤(rùn)線有明顯突降，高水位情況下的浸潤(rùn)線與低水位下的浸潤(rùn)線在防滲墻內(nèi)聚攏，壩體內(nèi)部浸潤(rùn)線較之穩(wěn)態(tài)相同庫水位情況有明顯降低。不同速率驟升條件下的浸潤(rùn)線均比較密集地分布，壩體驟升達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間近乎相同，穩(wěn)定后浸潤(rùn)線與穩(wěn)態(tài)滲流結(jié)果相同，隨著驟升速率降低，壩體各部分浸潤(rùn)線均有所抬升，浸潤(rùn)線分布越來越稀疏，這是因?yàn)樯仙俾实臏p小使得在相同庫水位情況下水流進(jìn)入壩體的時(shí)間延長(zhǎng)，浸潤(rùn)線結(jié)果也就越來越接近穩(wěn)態(tài)滲流。

圖13顯示：不同庫水位驟降速率下的浸潤(rùn)線變化與穩(wěn)態(tài)水位相比有很大差異，即浸潤(rùn)線在壩體內(nèi)出現(xiàn)了“延緩下降”現(xiàn)象，表現(xiàn)為上游壩坡到防滲墻處浸潤(rùn)線的下降速率逐漸減小，這是因?yàn)榉罎B墻的滲透系數(shù)是壩體的1/50，庫水位下降時(shí)，上游壩坡下降得快，而防滲墻下降得較慢，因而形成了浸潤(rùn)線在防滲墻內(nèi)部的“滯留”。不同速率驟降工況下，浸潤(rùn)線形態(tài)一致，庫水位的下降速率越小，庫水位降低至最低水位時(shí)防滲墻下游邊界浸潤(rùn)線越低，壩體內(nèi)浸潤(rùn)線越稀疏，這是因?yàn)橄陆邓俾实臏p小使得在相同庫水位情況下滲流達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間延長(zhǎng)，浸潤(rùn)線結(jié)果也就越來越接近穩(wěn)態(tài)滲流而向下變動(dòng)。

圖9 實(shí)際工況與模擬工況浸潤(rùn)線Fig.9 Saturation line of actual and simulated conditions

表6 工況12—工況15設(shè)置參數(shù)Tab.6 Setting parameters of condition 12—15

圖10 工況12—工況15浸潤(rùn)線詳圖Fig.10 Detail drawing of saturation line under working condition 12—15

圖11 防滲墻不同庫水位水平下的浸潤(rùn)線變化Fig.11 Change of phreatic line under different water level of impervious wall

圖12 防滲墻庫水位驟升工況下的浸潤(rùn)線變化Fig.12 Change of phreatic line under sudden rise of water level in impervious wall reservoir

圖13 防滲墻庫水位驟降工況下的浸潤(rùn)線變化Fig.13 Change of phreatic line under sudden drop of water level in impervious wall reservoir

4 結(jié)論

1)開展壩體防滲結(jié)構(gòu)缺陷要因分析，對(duì)影響防滲效果因素進(jìn)行分類。進(jìn)而通過設(shè)置模擬工況開展數(shù)值分析，結(jié)合壩體埋設(shè)孔壓計(jì)及水位計(jì)等監(jiān)測(cè)設(shè)備可進(jìn)行防滲缺陷初步探究，結(jié)合浸潤(rùn)線形態(tài)及出溢點(diǎn)位置開展防滲體防滲效果不良原因初判，如有滲漏量監(jiān)測(cè)，則可進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，從而為土壩隱蔽工程防滲墻的缺陷整治提供初步預(yù)判。

2)非貫穿缺陷對(duì)滲流效果影響不大，而貫穿缺陷由于在缺陷內(nèi)形成滲流通道，嚴(yán)重削弱了防滲體的防滲效果，這尤其表現(xiàn)在防滲墻兩側(cè)水頭值和出逸點(diǎn)位置的差異上，所以實(shí)際施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格避免貫穿施工缺陷的出現(xiàn)，以防在防滲體內(nèi)部形成滲流通道造成壩體的滲流破壞。

3)不同庫水位驟升速率下的浸潤(rùn)線變化與穩(wěn)態(tài)庫水位相比在上游出現(xiàn)了“延緩上升”現(xiàn)象，不同速率驟升條件下的浸潤(rùn)線均比較密集地分布，壩體驟升達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間近乎相同。不同庫水位驟降速率下的浸潤(rùn)線變化與穩(wěn)態(tài)水位相比在壩體內(nèi)出現(xiàn)了“延緩下降”現(xiàn)象，不同速率驟降工況下，浸潤(rùn)線形態(tài)一致。顯然，利用上述特征，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可為防滲體缺陷檢測(cè)提供系列動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步明確缺陷形態(tài)。