1 概况

陕南某水利工程大坝是处于造土高原上的均质土坝，右坝肩是黄土山梁，比较单薄，且存在一层砾石层，其厚度0.5～2.0m，大坝右坝肩上下游最窄处宽度仅220m左右，存在严重的绕坝渗漏问题，对工程的安全运行有极大的隐患，现对大坝右坝肩进行整体的三维渗流场的计算分析，以详细分析枢纽的整体渗透稳定问题，确保枢纽工程的安全。

2 渗流分析

2.1渗流基本方程

不考虑土体和水体的压缩性，符合达西定律的非均质各向异性土体，其三维稳定渗流问题的基本方程为[1]：

式中，h为水头函数；x、y、z是空间坐标；kx、ky、kz是以x、y、z轴为主轴方向的渗透系数。

2.2 计算模型

根据坝址区地形、地质、地下水等条件，结合枢纽建筑物的总体布置，概化右坝肩绕渗分析的计算模型。模型包含黄土层、坝体、排水体、砂砾石层、帷幕灌浆、截水洞、强透水层、弱透水层。模型选取范围为：计算模型沿坝踵向上游取230m，坝址向下游取148m，左岸坝肩向左延伸86m，右岸坝肩向右延伸302m。有限元计算的实体模型见图1，有限元计算网格图见图2。

图1 实体模型图	图2 有限元网格剖分图

2.3 渗流分析工况

为了充分研究某工程右坝肩三维有限元渗流，拟定两种方案：方案一是右岸砂砾石层不设任何防渗措施；方案二是在右岸坝基砂砾石层设置截水洞。在这两种方案下评价右坝肩防渗处理的必要性和合理性。

2.4 计算参数的确定

根据已有基础资料，得出研究某工程绕坝渗流所需的各种水力学参数。计算参数见表1。

表1 模型计算参数

2.5 渗流计算结果分析

2.5.1 （方案一）不设防渗措施计算结果

在天然状况下，右坝肩存在强透水层和砂砾石层，对强透水层进行帷幕灌浆处理，砂砾石层不设任何防渗措施，2m厚的砂砾石层是主要的渗漏通道，绕坝渗流主要发生在砂砾石层内，沿砂砾石层的绕坝渗流量约占整个右坝肩绕坝总渗漏量的85%，说明砂砾石层存在情况下右坝肩绕坝渗流问题突出。

以下给出右坝肩纵剖面x=578.2m处的等水头分布图（图3）和坝体典型纵剖面x=332.3m的浸润线图（图4）。

图3 右坝肩纵剖面x=578.2m等水头线分布图

图4 坝体典型纵剖面x=332.3m浸润线图

2.5.2 （方案二）设置防渗措施计算结果

大坝右坝肩是黄土山梁，比较单薄，存在严重的绕坝渗漏问题，而且存在一层约2m厚的强透水砂砾石层，透水情况严重，对工程的安全运行存在极大的隐患。所以，对右坝肩进行了处理，即在砂砾石层处设置截水洞。

在处理后，通过右坝肩强透水砂砾石层的绕坝渗漏量明显减少，只占方案一天然状态未处理的8.0%，可看作基本截断了砂砾石层的渗漏通道；而黄土层的绕坝渗流量有略增加一点但基本不变；沿砂砾石层的绕坝渗流量约占整个右坝肩绕坝总渗漏量的35.0%；对右坝肩的砂砾石层进行处理后，右坝肩总的绕坝渗流量也大大减少，只占方案一的18.9%，右坝肩绕坝渗流问题有良好改善。

以下给出右坝肩纵剖面x=578.2m处的等水头分布图（图5）和坝体典型纵剖面x=332.3m的浸润线图（图6）。

图5 右坝肩纵剖面x=578.2m等水头线分布图

图6 坝体典型纵剖面x=332.3m浸润线图

3 结论

对某工程右坝肩绕坝渗流问题进行了研究，可以得出如下结论和建议：

右坝肩薄弱山梁强透水砂砾石层不设任何防渗措施时，右坝肩绕坝渗流量很大，2m厚的强透水砂砾石层是主要的渗漏通道，渗流问题严重且对整个水利枢纽工程的安全运行存在极大隐患。

对右坝肩砂砾石层设置截水洞进行截渗处理后，通过砂砾石层的绕坝渗流量明显减少，只占未处理前的8.0%，基本上截断了砂砾石层的渗流通道，绕坝渗流问题基本解决，则建议在右坝肩强透水砂砾石层设置截水洞来截渗，这样能确保水库正常蓄水，保证右坝肩渗流稳定。