坝基与坝肩稳定渗流分析 during Dam Operation

本项计算的任务是分析拱坝坝肩在蓄水运行工作状态下的渗流场，为渗控优化提供依据，并为后续的变形与稳定分析提供渗透力。

一、计算条件

计算分析中考虑了对坝肩变位与稳定有影响的断层22条，蚀变带4条，卸荷裂隙带10条，其产状列于表2-8-1和表2-8-2。

由于节理面数量很大，不可能逐条模拟，故采用虚拟节理间距的方法处理，虚拟节理间距按计算机容量、断层和蚀变带及卸荷裂隙的分布情况拟定，节理的刚度系数和导水系数的模拟值按变形和流量等效的原则确定。各节理组产状见表2-8-3。

表2-8-1　断层、蚀变带产状

续表

表2-8-2　卸荷裂隙带产状

表2-8-3　节理面产状

图2-8-1　小湾拱坝坝肩运行期渗流与稳定分析块体单元系统平面图

图2-8-2　小湾拱坝坝肩运行期渗流与稳定分析块体单元系统轴测图

计算域上游以断层F7为边界，下游以断层F19为边界，底部高程为700.00m，横河向方向宽度为1100.0m。用块体单元识别方法建立的小湾拱坝坝肩块体单元系统，共有块体单元2231个，其平面图和轴测图如图2-8-1和图2-8-2所示。

针对正常蓄水位条件下的渗流场进行了计算分析，计算中考虑了3种工况。(www.xing528.com)

工况1：未建坝时的山体地下水渗流。

工况2：不考虑山体地下水补充，仅考虑绕坝渗流。

工况3：考虑山体地下水补充与绕坝渗流的共同影响。

计算域上下游及底部均取为不透水边界条件。计算域左右岸边界在分析工况1和工况3时，取为定水头边界；在分析工况2时，取为不透水边界。

在计算工况1时，不采用边界预调整法；在计算工况2、工况3时，采用边界预调整法，将上游水位和山体地下水位分成10级。

二、计算成果

图2-8-3和图2-8-4是在工况3时，左岸近EW向陡倾断层F11和右岸近EW向陡倾断层F10的渗流场。

图2-8-3　左岸近EW向陡倾断层F11的渗流场

图2-8-4　右岸近EW向陡倾断层F10的渗流场

图2-8-5～图2-8-7分别是工况1、工况2和工况3的渗流场自由面等值线图。

计算分析表明：在不同部位，库水和山体地下水对蓄水后渗流场的影响程度不同。在坝基面及附近，渗流场主要由绕坝渗流控制；在坝肩及临近坝肩的下游部分岩体，渗流场主要由山体地下水控制，但绕坝渗流有一定影响；在两岸坝肩下游较远部位，渗流场基本由山体地下水控制。

计算分析还表明：坝肩下游山体的排水体系作用较大。考虑排水体系后，全水头可减少30m，最大降幅可达90m左右。

图2-8-6　工况2的渗流场自由面等值线图（单位：m）

图2-8-7　工况3的渗流场自由面等值线图（单位：m）