阿爾塔什水利樞紐工程壩體三維滲流有限元計算分析

吳俊杰，馬洪玉，袁 磊

(新疆水利水電勘測設計研究院中國，新疆 烏魯木齊 830000)

1 概述

混凝土面板堆石壩因具有對地形地質條件適應性強、經濟安全、施工快捷等諸多優點，日益受到水利工程建設者的青睞。隨著大型施工機械以及科學管理方式被引入水利工程建設中，混凝土面板堆石壩無論在數量還是高度上屢有突破[1]。在取得成功及寶貴經驗的同時，也出現了部分工程運行期發生壩體、壩基、山體及岸坡接觸部位滲漏量較大等一系列問題[2]。水庫蓄水后，水流繞過防滲系統、岸坡滲往下游，使壩體內部、兩岸山體的浸潤面上升，輕度的繞滲對壩體與山體影響不大，當防滲系統設計有缺陷或施工過程中出現質量缺陷，將導致更嚴重的繞壩滲漏，形成滲漏通道，造成兩岸山體巖石軟化，也有可能引起庫岸坍塌、山體塌陷和滑坡、壩體出逸點管涌或流土，威脅壩體的安全運行，甚至造成人員傷亡[3- 7]。

根據規范要求[8- 9]，高山峽谷地區的高土石壩需要進行三維滲流分析計算，計算壩體內部浸潤面與下游壩坡出逸點的具體位置、滲流量、出逸點與不同土層之間水力梯度及繞壩滲流情況。然而，以往的滲流計算分析常針對壩體、壩基最大剖面進行簡單的二維滲流評價，無法考慮兩岸山體以及壩體、壩基、兩岸岸坡段整個防滲系統在各個水位下的滲流情況[10- 15]。一直以來，國內外專家學者通過眾多方式來解決三維繞壩滲流計算分析問題，隨著計算機仿真技術水平的不斷提高，在水利工程中有限元數值分析方法得到了廣泛應用。……