考慮混凝土面板裂縫的堆石壩三維滲流敏感性分析

摘 要：為研究面板有裂縫時堆石壩滲透系數對其滲流特性的影響，以青海省某混凝土面板堆石壩為例，結合等效區塊連續介質模型和Ｖａｎ Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ 模型，提出考慮混凝土面板裂縫的飽和－非飽和滲流計算方法。通過設計正交試驗開展堆石壩滲透系數敏感性分析，利用響應面法研究各部位滲透系數之間的交互作用對大壩總滲流量Ｑ 和下游坡腳滲透坡降Ｊ 的影響。結果表明：壩體各分區滲透系數對Ｑ、Ｊ 的敏感程度不同，對大壩滲流特性影響顯著的３ 個滲透系數為墊層滲透系數（Ｋａ ）、主堆石區滲透系數（Ｋｃ ）、覆蓋層Ｑａ１３ 滲透系數（Ｋｅ）。對于Ｑ 來說，各分區滲透系數的交互作用均不顯著，而對于Ｊ 來說，Ｋａ與Ｋｃ、Ｋａ 與Ｋｅ 的交互作用呈現出顯著性。

關鍵詞：面板裂縫；敏感性；正交試驗設計法；響應面法；非飽和滲流；堆石壩

中圖分類號：ＴＶ２２３．４；ＴＶ６４１．４ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０８．０２７

引用格式：李一帆，孫新建，李國超．考慮混凝土面板裂縫的堆石壩三維滲流敏感性分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（８）：１５５－１６０．

０ 引言

混凝土面板堆石壩因其益本比高、施工簡單、工期短等優勢得到了廣泛應用［１］ 。然而，混凝土面板在復雜水文條件、溫度變化以及壩體沉降等影響下，難免會出現裂縫［２－４］ 。在傳統的三維滲流分析中，通常將材料的滲透系數視為恒定，但實際上材料的滲透系數受顆粒級配、密實度和施工方法等多種因素的影響，同一介質的滲透系數會在一定范圍內波動［５］ 。因此，在面板有裂縫時深入了解材料滲透系數對大壩滲流行為的影響具有重要意義。

在水利工程領域，參數敏感性分析是評估各參數對試驗指標影響的重要手段，常用方法包括單因素法和多因素法。周青等［６］ 以阿青水電站瀝青心墻壩為例，采用單因素敏感性分析法研究了壩區材料、覆蓋層和心墻滲透系數對大壩滲流行為的影響；趙迪等［７］ 以金佛山混凝土面板堆石壩為例，采用單因素敏感性分析法研究了防滲帷幕尺寸和壩基滲透系數對大壩滲流特性的影響；溫立峰等［８］ 采用單因素敏感性分析法，分析了防滲墻深度、鋪蓋長度、覆蓋層土體滲透性對大壩滲流的影響。單因素敏感性分析法計算簡單且能直觀地呈現參數的影響，但其僅適用于參數較少的情況。