堤坝混凝土防渗墙渗透溶蚀演化规律研究

摘要

混凝土防渗墙是堤坝常用防渗结构,其渗透溶蚀不同于一般接触溶蚀,对防渗墙长效特性及使用寿命影响很大。依据流体动力学、对流-扩散方程及化学动力学相关理论,考虑孔隙、骨料和对流对钙离子扩散系数的影响,本文建立了混凝土防渗墙渗流-溶蚀耦合分析模型。结合混凝土钙溶蚀试验验证模型的合理性,采用COMSOL Multiphysics软件建立某堤坝渗透溶蚀计算模型,研究了混凝土防渗墙中钙离子析出对其孔隙率及渗流特性的影响,估算混凝土防渗墙使用年限。结果表明:该模型能较好地反映防渗墙溶蚀过程中孔隙率和渗流特性的变化,可预测防渗墙防渗性能衰减过程;防渗墙中钙离子浓度年平均变化速率约为0.03 mol/(m^(3)·a),运行100年后混凝土防渗墙孔隙率约为0.33,渗透系数增大35倍,堤坝单宽渗流量增大50%;混凝土防渗墙使用年限为44.0年。研究成果可为堤坝工程长效服役性能评估提供理论支撑。