成果名称：深厚覆盖层闸坝及深基坑渗流计算分析若干问题研究
申请单位：四川大学
成果编号：鉴字〔教SW2006〕第047号
鉴定日期：2006年8月18日
学 科：土建水
成果简介：
深厚覆盖层地区建闸坝和施工期深基坑开挖均不可避免地要回答存在的渗流问题。工程中需了解和解决的渗流问题包括：坝肩绕渗、基础渗流及稳定、基坑开挖过程堰体渗流及稳定。本研究对深厚覆盖层闸坝及施工期深基坑开挖过程面临的若干渗流问题进行研究，主要研究内容及结果如下：
（1）坝肩防渗方案的“地窗式”防渗体在端头处的“三角形”区域易产生较大局部坡降，为改善该处坡降大的现象，本研究采用深度平均渗流模型对深厚覆盖层地区坝肩绕渗提出了一种阶梯型“地窗式”防渗体，即中部为悬挂式，与基岩或相对不透水层接触的两端设计为阶梯型。计算结果表明该种防渗体可降低“地窗式”防渗体在两端头处产生较大局部坡降。
（2）渗流计算中，计算结果的准确性与渗流区边界条件的选取有很大关系，本研究进行了渗流区边界条件对渗流场及渗流特征参数敏感性分析。结果表明，上下游渗流边界及相对不透水层对渗流场、渗流量及渗透坡降均存在敏感区间，并给出了敏感区间范围。
（3）施工期深基坑开挖涉及到深基坑开挖过程中与渗流计算分析密切相关的堰体浸润线确定、分层开挖过程渗流特性变化规律及满足渗流稳定要求的建基面高程优化等问题。本研究提出了自由面适应网格方法，该方法与传统方法相反，即在迭代求解过程中不改变网格而是让浸润线不断地去适应网格，采用网格映射的方法去确定浸润线。计算结果表明，该方法具有计算简单，编程方便。采用自由面适应网格方法进行了复杂地层深基坑开挖过程的渗流计算，得到了堰体浸润线分布、渗流量、渗流场和渗透坡降场随开挖深度变化时的变化规律，说明了复杂地层渗流参数并非随开挖深度增大而单调变化；同时，从堰体渗流稳定出发，提出了评价深基坑建基面高程的方法，即以浸润线尽量不在或小范围在背水坡面出逸为主要依据。
（4）针对堰体或坝体可能发生的防渗墙施工缺陷，本研究提出了一种防渗墙开叉计算模式，该模计算式反映了开叉搭接部位施工质量较槽孔其它部位差，且随搭接宽度变小，其渗透系数值将变大等特点；同时对防渗墙开裂位置不同其对墙后渗流特性影响进行了分析，计算结果表明，防渗墙开叉或开裂对抬高墙后水头及增加渗流量均有显著影响，防渗墙在底部开裂比在中上部时的影响小。
本成果应用于大渡河沙湾水电站、雅砻江锦屏II级水电站、紫坪铺水利工程等大型水电站，解决了一批关键性工程技术问题，取得了显著的工程效益。本成果可推广应用于类似工程的渗流计算分析问题。
