Page 57 - 2022年第53卷第8期

盖层顶部，正常尾水位以上坝体下游面设置出逸边界，坝基上游边界、下游边界和底边界设置为不透
水边界。计算区域材料渗透参数由地勘部门提供；防渗墙初始孔隙率取为 ０．１２，运行过程中由式（３）
计算所得，其它非水泥基材料的孔隙率按工程经验选取，运行过程中不发生变化；考虑到骨料及孔隙
对钙离子传输路径的影响，防渗墙有效扩散系数 Ｄ 由式（１１）获得；化学反应动力学参数参照文献
０
［ １５］和水库年平均温度 ２０℃综合确定，堤坝计算模型渗透溶蚀参数如表 ２所示。

表 ２ 计算模型渗透溶蚀参数
化学反应动力学参数
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材料 ｋ ０ ?（ｍ?ｓ） θ ０ Ｄ ０ ?（ｍ ?ｓ）
３
Ａ?（ｍｏｌ?（ｍ·ｓ）） ｎ Ｋ ｓｐ
防渗墙 １．０ × １０ － ９ ０．１２ １．５ × １０ － ９ １．０ × １０ － ８ ４．５ ６．４５ × １０ － ６
砂砾石填筑料 １．０ × １０ － ５ ０．３０ １．５ × １０ － ９
截流戗堤 １．０ × １０ － ６ ０．２５ １．５ × １０ － ９
上游闭气料 ３．０ × １０ － ７ ０．２０ １．５ × １０ － ９
复合土工膜 ３．５ × １０ － １３
排水棱体 ２．０ × １０ － ３ ０．５０ １．５ × １０ － ９
砂卵砾石层 ４．５ × １０ － ４ ０．４０ １．５ × １０ － ９
粉砂质泥岩 ３．５ × １０ － ７ ０．２０ １．５ × １０ － ９

４．２ 结果与讨论
（１）钙离子分布。图 ８为不同服役年份下混凝土防渗墙中钙离子浓度分布图。由图 ８可知，防渗
３
墙顶部和底部钙离子浓度值较中部低，运行 ２０ａ时，防渗墙内部钙离子浓度最大值为 ５．２３９ｍｏｌ?ｍ ，
３
运行 １００ａ后，钙离子浓度最大值仅为 ２．４８５ｍｏｌ?ｍ ，随着运行时间增加，防渗墙中钙离子整体浓度不
３
断降低，年平均变化速率约为 ０．０３ｍｏｌ?（ｍ·ａ）。
防渗墙 ３个典型位置，点 Ａ（ － １．９ ，１８６９．０）、点 Ｂ（ － １．９ ，１８６３．０）、点 Ｃ（ － １．９ ，１８５６．０）的钙离子
浓度变化如图 ９所示。由图 ９可知，３个典型位置的钙离子浓度随服役年限增长均不断降低，与文献
［１５］中所得变化趋势和数量级较为一致。钙离子浓度是表征防渗墙溶蚀量的指标，钙离子浓度低说明
对流迁移速率大，防渗墙溶蚀反应强，溶蚀量高。

３
图 ８ 防渗墙钙离子浓度分布（单位：ｍｏｌ?ｍ ） 图 ９ 典型位置钙离子浓度变化
（２）孔隙率变化。图 １０为防渗墙不同溶蚀时刻下的孔隙率分布图。由图 １０可知，随着 Ｃａ（ＯＨ） ２
在混凝土防渗墙中的不断溶解和地下水的迁移，防渗墙的孔隙率不断增大，运行 １００ａ后混凝土防渗
墙孔隙率约为 ０．３３。这种变化在空间和时间上有一定差异，但由于墙体结构较薄，空间分布差异数值

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