水库防渗帷幕渗漏分析研究

摘要

水库渗漏是水利工程广泛存在的问题，尤其是一些建成于80年代的水利工程，防渗处理是水利工程的主要内容，本文以水库大坝防渗帷幕探测工程为背景，依据地下水渗流分析原理，建立地下水渗流计算模型，计算帷幕在不同工况下的渗漏量，确定水库的最优帷幕深度。
　　南门峡水库是一座位于青海省互助县的中型水库，在防渗施工设计中沿防渗线进行了先导孔地质钻探、压水试验，同时还进行了孔间电磁波CT、孔内温度场测试、钻孔全景成像等，直接和间接获取了帷幕的地质信息，通过地质资料的对比分析，推测水库的渗漏区域及渗漏模式；通过钻孔全景成像统计了帷幕线上岩体裂隙数量、宽度及产状，利用钻孔裂隙测量法计算出裂隙岩体的渗透张量，并利用压水试验渗透系数校正了裂隙测量法所获取的渗透张量，获得帷幕线上岩体的渗透张量主值及方向；依据地下水有限元渗流理论，利用有限元地下水渗流模拟软件Geo-Studio中的Seep/W模块，沿渗透张量主方向选取了三个剖面，建立渗流分析模型，计算各工况下水库坝基的渗流量，计算结果与实际基本吻合，建立左右坝肩渗流模型，模拟计算左右坝肩不同帷幕深度工况下的渗漏量，确定水库的最优帷幕深度，并计算在最优帷幕深度工况下、设计防渗控制标准及不同蓄水位工况下水库的渗漏量是否小于水库允许渗漏量。本文的主要研究内容如下：
　　1.阐述了地下水渗流原理的数学模型和边界条件，结合研究区的工程地质条件和水文地质条件，选取有限元地下水渗流模拟软件Geo-Studio中的Seep/W模块建立坝基渗流模型。
　　2.通过探测试验，获取并详细分析了南门峡水库在防渗处理设计中的探测试验结果。利用压水试验、电磁波CT测试、温度场测试等探测结果对比分析得出水库的渗漏区域及渗漏模式，探测结果相互吻合，相关性较强，三种探测手段综合利用可准确分析探测剖面上的渗水位置及防水薄弱地带，在水库防渗帷幕渗漏探测中是可行的，在同类水库防渗帷幕渗漏探测中值得借鉴。
　　3.利用钻孔裂隙测量法提取了裂隙岩体的渗透张量，并利用压水试验渗透系数对其校正，校正系数在1周围波动，且波动幅度较小，渗透张量主方向与裂隙发育方向一致，与传统测量法相比能得到较好反映原位地质环境裂隙岩体的渗透能力及主渗流方向，为建立水库地下水渗流模型提供可靠的参数。
　　4.建立地下水渗流模型，模拟坝基不同帷幕深度工况下地下水渗流量的变化情况，对比灌浆前后渗流量的变化，模拟结果与实际观测结果基本吻合，误差较小，所建模型可用于水库地下水渗流研究中。建立左右坝肩渗流模型，模拟不同工况下地下水的渗漏量，确定左右坝肩最优帷幕深度，并计算最优帷幕深度+设计防渗控制标准+不同蓄水位工况下水库的渗流量小于水库允许渗漏量，满足水库的运作要求。