碾压混凝土坝渗透溶蚀演化规律及长期性能数值模拟研究

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：张文兵，李晗晗，李明超，沈振中，陈元晟

单位：1.天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室,2.上海海事大学海洋科学与工程学院,3.河海大学水利水电学院

摘要：为探究碾压混凝土坝在长期服役过程中渗透溶蚀的演化规律及其结构性能的影响，考虑渗流驱动下固相钙的非平衡溶解过程，基于COMSOL平台构建了渗流-溶蚀耦合模型，并通过试验数据验证了模型的合理性。以某实际碾压混凝土坝工程为对象，开展数值模拟，系统分析其渗透溶蚀演化特征，并提出以抗滑稳定安全系数降至规范限值（FOS=3.0）作为判据，科学估算大坝的安全服役年限。结果表明：渗透溶蚀主要集中于上游常规混凝土面板、坝基基座及防渗帷幕等区域，坝体内部设置的排水管与廊道通过降低渗透水压，有效抑制了内部碾压混凝土的溶蚀发展；服役过程中，固相钙溶出量随时间呈指数增长，引发孔隙率、渗透系数与扩散系数显著劣化，导致坝体自重减小、总渗流量增加及坝基扬压力升高；渗透溶蚀过程中，碾压混凝土坝抗滑稳定安全系数呈指数衰减，据此可定量评估大坝安全服役年限，为高坝长期安全运行与寿命管理提供理论依据和技术支撑。

关键词：碾压混凝土坝,渗透溶蚀,数值模拟,孔隙率,渗透系数,扩散系数,性能劣化,服役年限

基金资助：国家自然科学基金项目（52409162）； 中国航海学会青年人才托举工程项目（YESSCIN2024017）； 上海市“科技创新行动计划”启明星项目（扬帆专项）（23YF141600）