Page 71 - 2025年第56卷第10期

图 1 水泥基材料渗透溶蚀试验系统

由于试验采用 6 mol/L 的 NH Cl 溶液加速试件溶蚀进程，在建模验证过程中需考虑加速溶液对 C 、
4 satu
x 和 x 取值的影响。为此，参考文献［19］的处理方式，结合汤玉娟等 ［31］ 试验确定的 6 mol/L NH Cl 溶液
1 2 4
溶蚀下水泥基材料的固-液平衡方程，将式（8）中 C 修正为 3000 mol/m ，x 和 x 分别修正为 390 和
3
satu 1 2
2681 mol/m ，以此实现加速溶蚀模拟。图 2 给出了渗透溶蚀作用下混凝土试件的模拟溶蚀深度与实测
3
结果的对比，可以看出，基于模型模拟的试件溶蚀深
度与试验结果基本一致，表明本文所提渗流-溶蚀耦合

模型及计算方法能够较好地模拟混凝土的渗透溶蚀过
程。此外，由图 2 可见，渗透溶蚀作用下混凝土溶蚀深
度与溶蚀时间的 0.5 次方呈指数函数关系，与接触溶蚀
传统研究认为的线性关系 ［32］ 存在显著差异，这主要是
因为考虑水力梯度作用的渗透溶蚀行为会加速混凝土
中固相钙的分解与析出。因此，本研究认为在进行混
凝土防渗结构的溶蚀劣化行为研究时，考虑水力梯度
驱动的渗流作用是十分必要的。

图 2 模型模拟结果与试验结果的对比
4 应用实例

为研究土石坝混凝土防渗墙的渗透溶蚀行为，以浙江某水库大坝为例，采用构建的渗流-溶蚀耦
合模型，探究大坝混凝土防渗墙在渗透溶蚀作用下的长期服役性能变化。
4.1 工程概况 大坝一期工程于 1979 年建成，坝顶高程 42.0 m。该坝设计为黏土心墙坝，心墙土为
分散性土，压实度差，防渗体渗透系数偏大，坝体与坝基存在渗透通道。为此， 2004 年采用塑性混
凝土防渗墙对该坝进行了防渗加固，加固后的防渗墙中轴线与一期工程的坝顶轴线重合，厚度 0.8 m。

防渗墙的上端埋设高程为 41.5 m，下部高程深入坝基弱风化层 0.6 m，防渗墙最大深度 60.85 m。大坝
加高防渗采用黏土心墙，加高高度 5.80 m。大坝二期加固工程于 2008 年通过竣工验收，加固加高后的
坝顶高程为 47.8 m，坝顶宽 5 m，总长 266 m，最大坝高 31.9 m，为中坝。续建加固后，水库死水位、
正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位分别为 23.50、44.50、45.86 和 46.81 m。
4.2 计算模型和参数 选取该坝的典型断面进行土石坝混凝土防渗墙渗流-溶蚀耦合计算，如图 3 所
示。表 1 给出了模型计算所需的初始参数，其中，参数 φ 和 k 来源于工程设计资料；坝体土体材料的
0 0
初始扩散系数 D 和塑性混凝土防渗墙中参数 C 及 C 参考文献［7］给出，塑性混凝土防渗墙初始扩散
0 CH CSH
系数依据式（13）计算获得；非饱和参数 θ 、θ 、α 和 β 取自文献［33-34］中相同类型的土体。
s r
— 1318 —