考慮混凝土面板裂縫的堆石壩三維滲流敏感性分析

摘 要：為研究面板有裂縫時堆石壩滲透系數(shù)對其滲流特性的影響，以青海省某混凝土面板堆石壩為例，結(jié)合等效區(qū)塊連續(xù)介質(zhì)模型和Ｖａｎ Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ 模型，提出考慮混凝土面板裂縫的飽和－非飽和滲流計算方法。通過設(shè)計正交試驗開展堆石壩滲透系數(shù)敏感性分析，利用響應(yīng)面法研究各部位滲透系數(shù)之間的交互作用對大壩總滲流量Ｑ 和下游坡腳滲透坡降Ｊ 的影響。結(jié)果表明：壩體各分區(qū)滲透系數(shù)對Ｑ、Ｊ 的敏感程度不同，對大壩滲流特性影響顯著的３ 個滲透系數(shù)為墊層滲透系數(shù)（Ｋａ ）、主堆石區(qū)滲透系數(shù)（Ｋｃ ）、覆蓋層Ｑａ１３ 滲透系數(shù)（Ｋｅ）。對于Ｑ 來說，各分區(qū)滲透系數(shù)的交互作用均不顯著，而對于Ｊ 來說，Ｋａ與Ｋｃ、Ｋａ 與Ｋｅ 的交互作用呈現(xiàn)出顯著性。

關(guān)鍵詞：面板裂縫；敏感性；正交試驗設(shè)計法；響應(yīng)面法；非飽和滲流；堆石壩

中圖分類號：ＴＶ２２３．４；ＴＶ６４１．４ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０８．０２７

引用格式：李一帆，孫新建，李國超．考慮混凝土面板裂縫的堆石壩三維滲流敏感性分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（８）：１５５－１６０．

０ 引言

混凝土面板堆石壩因其益本比高、施工簡單、工期短等優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用［１］ 。然而，混凝土面板在復(fù)雜水文條件、溫度變化以及壩體沉降等影響下，難免會出現(xiàn)裂縫［２－４］ 。在傳統(tǒng)的三維滲流分析中，通常將材料的滲透系數(shù)視為恒定，但實際上材料的滲透系數(shù)受顆粒級配、密實度和施工方法等多種因素的影響，同一介質(zhì)的滲透系數(shù)會在一定范圍內(nèi)波動［５］ 。因此，在面板有裂縫時深入了解材料滲透系數(shù)對大壩滲流行為的影響具有重要意義。

在水利工程領(lǐng)域，參數(shù)敏感性分析是評估各參數(shù)對試驗指標影響的重要手段，常用方法包括單因素法和多因素法。周青等［６］ 以阿青水電站瀝青心墻壩為例，采用單因素敏感性分析法研究了壩區(qū)材料、覆蓋層和心墻滲透系數(shù)對大壩滲流行為的影響；趙迪等［７］ 以金佛山混凝土面板堆石壩為例，采用單因素敏感性分析法研究了防滲帷幕尺寸和壩基滲透系數(shù)對大壩滲流特性的影響；溫立峰等［８］ 采用單因素敏感性分析法，分析了防滲墻深度、鋪蓋長度、覆蓋層土體滲透性對大壩滲流的影響。單因素敏感性分析法計算簡單且能直觀地呈現(xiàn)參數(shù)的影響，但其僅適用于參數(shù)較少的情況。