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４ 应用实例
采用水泥基材料服役年限分析方法，应用于长河坝特高土心墙堆石坝，研究其坝基防渗体在渗透
系数、孔隙率和固相钙浓度为随机场情况下的渗流与溶蚀特征，并对服役年限进行可靠性分析。
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４．１ 工程概况 长河坝水电站为Ⅰ等大（１）型工程，控制流域面积为 ５．６６万 ｋｍ ，多年平均日流量为
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７．２８ × １０ ｍ ?ｄ，总库容为 １０．７５亿ｍ 。河床覆盖层厚度 ６０～７０ｍ，拦河坝为砾石土心墙堆石坝，最
大坝高 ２４０．００ｍ。水库上游和下游水位分别为 １６９０．００和 １４７７．８８ｍ。河床坝基以下覆盖层设置两道
全封闭式混凝土防渗墙防渗，主防渗墙与副防渗墙厚度分别为 １．４和 １．２ｍ，两墙净间距 １４．０ｍ，基岩
以上覆盖层采用两道防渗帷幕防渗。
４．２ 计算模型和参数 渗流－ 溶蚀耦合随机模型计算区域选取长河坝特高土心墙堆石坝体典型断面，
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如图 ８所示。上游钙离子浓度边界采用水库实测值 ０．９６ｍｏｌ?ｍ ，上下游水头边界分别按照上游水位与
下游水位给定，下游水位以上坝体下游侧边界按照出渗边界给定，其余边界设置为不透水边界。计算
模型中由水泥基材料构成的结构包括两道防渗墙、两道防渗帷幕、混凝土廊道与固结灌浆。
注：编号 １—２４对应的坝体材料如表 ５所示。
图 ８ 长河坝渗透溶蚀计算模型（单位：ｍ）
坝体各材料渗透系数均值参考文献［２８］进行取值，孔隙率均值参考文献［１２，１７］进行取值，如表
５所示。水泥基材料水平自相关距离与垂直自相关距离根据 ３．１节取 ５与 ０．５ｍ。
表 ５ 长河坝材料计算参数
编号 坝体材料 孔隙率 θ 渗透系数 ｋ?（ｍ?ｓ） 编号 坝体材料 孔隙率 θ 渗透系数 ｋ?（ｍ?ｓ）
１ 主防渗帷幕 ０．１２ ３ × １０ － ７ １３ 堆石料 ０．２１ ２．７２ × １０ － ２
２ 副防渗帷幕 ０．１２ ３ × １０ － ７ １４ 新鲜基岩 ０．１ ３ × １０ － ７
３ 副防渗墙 ０．１ １ × １０ － １０ １５ 微风化基岩 １ ０．１５ ５ × １０ － ６
４ 主防渗墙 ０．１ １ × １０ － １０ １６ 微风化基岩 ２ ０．１５ ５ × １０ － ６
５ 固结灌浆 ０．１２ ４ × １０ － ６ １７ 微风化基岩 ３ ０．１５ １ × １０ － ６
６ 混凝土廊道 ０．１ １ × １０ － １０ １８ 微风化基岩 ４ ０．１５ １ × １０ － ６
７ 高塑性黏土 ０．１ １ × １０ － ９ １９ 覆盖层 １ ０．２ ５ × １０ － ４
８ 反滤层 １ ０．２５ ２．４９ × １０ － ５ ２０ 覆盖层 ２ ０．２ ２ × １０ － ４
９ 反滤层 ２ ０．２５ １．０９ × １０ － ２ ２１ 覆盖层 ３ ０．２ ５ × １０ － ４
１０ 反滤层 ３ ０．２５ ７．８１ × １０ － ５ ２２ 心墙 ０．１５ １ × １０ － ８
１１ 反滤层 ４ ０．２５ ４．６９ × １０ － ３ ２３ 压重 ０．２５ ４．６７ × １０ － ３
１２ 过渡层 ０．２ ８．８２ × １０ － ３ ２４ 复合土工膜 １ × １０ － ９
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