張胡琦，榮 冠，陳文夫，譚堯升，邱欽焱，徐李達(dá)

（1.武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430072； 2.中國(guó)三峽建工（集團(tuán)）有限公司，四川 成都 610041）

0 引 言

西南峽谷地區(qū)大型水利水電工程均表現(xiàn)出規(guī)模宏大、地形地貌復(fù)雜和工程建設(shè)涉及復(fù)雜巖體等重要特征，工程建設(shè)過(guò)程中，除巖體的變形及穩(wěn)定性問(wèn)題較為突出外，滲流安全與控制問(wèn)題也極為重要［1，2］。大壩建成蓄水后，在高水頭差作用下，庫(kù)水會(huì)以壩基及兩岸壩肩存在的軟弱地質(zhì)結(jié)構(gòu)為滲漏通道向下游滲漏，庫(kù)水滲漏不僅會(huì)造成水量損失，影響電站的發(fā)電效益，由滲透水流引起的揚(yáng)壓力更會(huì)對(duì)壩體穩(wěn)定造成不利影響［3，4］。因此，為了阻止庫(kù)水滲漏，滲控系統(tǒng)的合理布置對(duì)壩體安全至關(guān)重要，防滲帷幕是通過(guò)降低巖土體的滲透特性控制滲流，阻擋庫(kù)水向下游滲漏；抽、排水等工程措施通過(guò)對(duì)初始滲流場(chǎng)進(jìn)行控制達(dá)到滲流控制的目的，可有效降低壩基揚(yáng)壓力［1］。此外，為了對(duì)大壩的滲流情況有充分的了解，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布置以及對(duì)監(jiān)測(cè)資料的分析同樣十分重要。通過(guò)原型觀測(cè)可以達(dá)到監(jiān)控大壩滲流狀態(tài)的目的，也是檢驗(yàn)其滲流設(shè)計(jì)值合理性的行之有效的方法［5-7］。對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析，能夠了解大壩的滲流性態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩滲流的異常表現(xiàn)［8，9］，為分析潛在滲漏通道提供依據(jù)，還可以為滲流仿真計(jì)算提供邊界條件。

白鶴灘大壩最大壩高達(dá)289 m，壩址區(qū)匯水范圍大，左右岸地下水具有分層性，壩基巖體卸荷裂隙發(fā)育、柱狀節(jié)理玄武巖的滲透各向異性突出，廠壩區(qū)滲控結(jié)構(gòu)復(fù)雜［10，11］。大壩建成蓄水后上下游水頭差可達(dá)235 m，且壩址區(qū)軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，在高水頭差和滲控系統(tǒng)共同作用下，整個(gè)壩區(qū)的滲流場(chǎng)將十分復(fù)雜［12］。本文以白鶴灘水電站階段性蓄水過(guò)程中壩基的滲流狀態(tài)為研究目標(biāo)，以蓄水以來(lái)的滲流監(jiān)測(cè)成果為依托，分析壩基各個(gè)部位的滲流狀態(tài)，評(píng)價(jià)大壩防滲排水系統(tǒng)的滲控效果，指出壩基滲流異常部位，并結(jié)合地質(zhì)勘測(cè)資料分析可能存在的滲漏通道，為大壩后續(xù)蓄水及正常運(yùn)行提供保障。

1 工程背景

1.1 工程概況

白鶴灘水電站位于金沙江下游河段，為金沙江下游梯級(jí)電站中的第二級(jí)，位于云南省與四川省的交界處。電站樞紐由攔河壩、泄洪消能設(shè)施、引水發(fā)電系統(tǒng)等主要建筑物組成，其中攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程834 m，最大壩高289 m，水庫(kù)正常蓄水位825 m，死水位765 m，總庫(kù)容206.27億m3。電站開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪，總裝機(jī)容量16 000 MW，多年平均發(fā)電量624.43億kWh。階段性蓄水過(guò)程中，水庫(kù)自2021年4月初開(kāi)始蓄水，同年9月底水位最高抬升至816.5 m，隨后水位開(kāi)始回落，到2022年2月底水位緩慢回落至790 m左右。

1.2 地質(zhì)條件

白鶴灘大壩壩區(qū)屬中山峽谷地貌，地勢(shì)北高南低，向東側(cè)傾斜，金沙江由南向北流入壩區(qū)。壩區(qū)主要出露二疊系上統(tǒng)峨眉山組玄武巖，上覆三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組砂、泥巖，河床和緩坡臺(tái)地上分布第四系堆積物。壩址區(qū)玄武巖特征為隱晶質(zhì)玄武巖中發(fā)育柱狀節(jié)理，在P2β3

2和P2β33兩個(gè)巖流層內(nèi)最為發(fā)育，柱體內(nèi)還發(fā)育原生微裂隙。壩址區(qū)斷層較發(fā)育，數(shù)量達(dá)上百條，普遍具有60°以上的陡傾角，規(guī)模較大的有F14、F16和F17。壩址區(qū)11個(gè)巖流層頂部凝灰?guī)r中發(fā)育有C2、C3和C3-1等層間錯(cuò)動(dòng)帶，在平行層面方向上透水性強(qiáng)，垂直結(jié)構(gòu)面方向上具有阻水作用。這些錯(cuò)動(dòng)帶在壩址分布廣泛，延伸較長(zhǎng)，是控制壩址區(qū)圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)面［13］。壩基主要斷層及錯(cuò)動(dòng)帶分布見(jiàn)圖1。

圖1 河床壩基主要結(jié)構(gòu)面分布圖Fig.1 Distribution of main structural planes in riverbed dam fondation

大壩防滲線路上陡傾斷層與緩傾層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶發(fā)育，帷幕沿線巖體透水性從兩岸壩肩到河床壩基以微、弱透水巖體為主，其中14～19號(hào)壩段的P2β32-2層第二類柱狀節(jié)理玄武巖、P2β32-1層含杏仁狀玄武巖中緩傾角錯(cuò)動(dòng)帶及裂隙發(fā)育，巖體多呈弱透水至中等透水，局部為強(qiáng)透水。拱軸線工程地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖2。

圖2 拱軸線工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 Engineering and geological conditions of arch axis section

左右岸地下水流系統(tǒng)具有獨(dú)立性，受斷層、層間錯(cuò)動(dòng)帶及地層傾向的影響，左岸地下水流系統(tǒng)具有分層性且地下水活動(dòng)較為活躍，右岸受地形及上部巖體巖性的影響，降雨大多順坡而下排入金沙江，下滲補(bǔ)給有限，又由于結(jié)構(gòu)面及地層傾向的影響，右岸地下水活躍度較差。

1.3 滲控方案

白鶴灘大壩滲控措施體現(xiàn)“防排并舉”原則，防滲與排水相結(jié)合，以防為主，以排為輔。

樞紐區(qū)防滲帷幕由大壩基礎(chǔ)防滲帷幕、地下廠房防滲帷幕和二道壩防滲帷幕三部分組成。平面上，大壩基礎(chǔ)防滲帷幕線近似平行于拱壩軸線，沿基礎(chǔ)廊道布置，左右岸壩頭帷幕線延伸一定距離后分別與兩岸地下廠房帷幕結(jié)為一體；立面上，左岸在834、796、753、704、656和600 m高程設(shè)置六層灌漿平洞，右岸在834、773、738、704、656和618 m高程設(shè)置六層灌漿平洞。大壩防滲帷幕在河床壩基600 m高程以下為三排帷幕灌漿，中間一排為主帷幕，灌漿孔孔底高程440 m，兩側(cè)為副帷幕，深度為0.7倍主帷幕孔深；兩岸岸坡600～794 m高程采用兩排帷幕灌漿；794 m高程以上采用一排帷幕灌漿。

拱壩排水系統(tǒng)分為大壩基礎(chǔ)排水系統(tǒng)、壩肩抗力體和水墊塘基礎(chǔ)排水系統(tǒng)兩部分，兩岸壩基和抗力體內(nèi)的排水系統(tǒng)為自流式，河床壩基和水墊塘范圍內(nèi)排水系統(tǒng)為抽排式。大壩基礎(chǔ)排水系統(tǒng)由兩道排水幕、壩內(nèi)集水井和壩內(nèi)深井泵房組成。第一道排水幕布置為：左右岸各設(shè)置5層排水平洞（600、656、704、753和796 m），河床壩基部位設(shè)置基礎(chǔ)排水廊道（高程600 m以下），排水幕位于帷幕中心線下游；第二道排水幕布置于大壩下游側(cè)壩趾貼角混凝土上，滲水沿下游貼角排入水墊塘內(nèi)；600 m高程以下部位采用兩排排水孔，排距1.5 m，主排水孔孔深約為主防滲帷幕的0.7倍，副排水孔孔深約為主排水孔的0.7倍，孔深30～85 m；600 m高程以上部位采用一排排水孔，孔深40～56 m。排水孔孔徑為110 mm，間距為3 m。白鶴灘壩區(qū)防滲排水設(shè)計(jì)方案如圖3所示。

圖3 白鶴灘大壩滲控方案圖Fig.3 Seepage control scheme of Baihetan Dam

2 壩基滲流規(guī)律分析及滲控效果

白鶴灘水電站自2021年4月6日開(kāi)始蓄水，初始水位640 m，6月中旬蓄至死水位765 m，6月底水位升至780 m左右，隨后水位逐漸降低，至8月中旬，水位緩慢回落到771 m左右，此后水位再次抬升，至9月底水位最高抬升至816.5 m，到2022年2月底水位緩慢回落至790 m左右。

2.1 壩基滲流量分析

按量水堰布置位置分類，大壩壩基滲流量可分為河床壩基滲流量及左右岸壩基滲流量，河床壩基滲流量包括11～24號(hào)壩段壩基排水孔滲流量，左右岸壩基滲流量包括左右岸排水平洞內(nèi)的滲流量，各部分具體監(jiān)測(cè)范圍見(jiàn)圖2。

2.1.1 河床壩基滲流量

滲流量監(jiān)測(cè)主要依靠安裝于各部位的量水堰，河床壩基部位量水堰安裝在19、20號(hào)壩段排水廊道內(nèi)，主要監(jiān)測(cè)11～24號(hào)壩段壩基排水孔出水量。河床壩基總滲流量時(shí)序變化過(guò)程線見(jiàn)圖4，由于壩基部分排水孔被封堵，蓄水前總滲流量持續(xù)減小，蓄水一周后，總滲流量低至329.84 L/min，此后，隨著上游水位持續(xù)升高及壩基排水孔數(shù)量的增加，總滲流量開(kāi)始持續(xù)增加，至2021年10月中旬，滲流量最大達(dá)1 226.37 L/min，較蓄水前增加784.78 L/min。此后隨著上游水位的降低，總滲流量開(kāi)始減小。從圖4可以看出，河床壩基總滲流量與上游水位密切相關(guān)，同步性較好，兩者的線性相關(guān)系數(shù)為0.964，而降雨量對(duì)總滲流量的影響較小，說(shuō)明河床壩基總滲流量的變化主要由上游水位變化引起，滲水主要來(lái)源于庫(kù)水，壩基部位可能存在連通上下游的滲漏通道。

圖4 河床壩基總滲流量時(shí)序變化過(guò)程線Fig.4 Time series variation process line of total seepage flow of the riverbed dam base

11～24號(hào)壩段中，只有15～21號(hào)壩段的基礎(chǔ)排水孔中有水流排出。據(jù)2021年9月30日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，15～21號(hào)壩段流量占比圖見(jiàn)圖5，由圖5可知，15、16、18和19號(hào)壩段排水孔流量較大，其中15、16號(hào)壩段滲流量之和超7個(gè)壩段滲流量總和的50%，自蓄水以來(lái)，這一特點(diǎn)一直有所體現(xiàn)。

圖5 15～21號(hào)壩段流量占比圖Fig.5 Proportion of seepage flow in 15#～21# dam sections

2.1.2 左右岸壩基滲流量

左右岸壩基滲流量監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)左右岸排水平洞內(nèi)的滲流量，與河床壩基總滲流量相比，左右岸壩基滲流量相對(duì)較小，蓄水以來(lái)，左岸滲流量最大為361.85 L/min（2021年10月27日），右岸最大為89.31 L/min（2021年7月11日）。從兩岸滲流量分布情況來(lái)看，左岸滲流量主要集中在600 m高程排水平洞內(nèi)，其滲流量超過(guò)100 L/min，長(zhǎng)期保持在左岸壩基滲流總量的50%左右，其他高程排水平洞最大滲流量一般不超過(guò)50 L/min，總的來(lái)看，左岸壩基各排水平洞內(nèi)滲流量隨高程增加而減小；右岸滲流量分布規(guī)律與左岸一致，隨高程增加各排水平洞滲流量逐漸減小。左右岸對(duì)比來(lái)看，左岸滲流量遠(yuǎn)大于右岸，這是由于左岸地層傾向坡外偏上游，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，巖體風(fēng)化卸荷強(qiáng)烈且結(jié)構(gòu)復(fù)雜［14］；而右岸地層反傾坡內(nèi)偏上游，地下水位埋深較大，活動(dòng)程度較弱。左右岸壩基滲流量與上游水位的相關(guān)系數(shù)分別為0.890、0.520 ，故左岸壩基滲流量受上游水位影響更大，這與左岸分布的各類軟弱結(jié)構(gòu)面關(guān)系密切。同時(shí)，降雨量對(duì)左右岸滲流量存在顯著影響，說(shuō)明左右岸滲流量受地下水影響也較大。左右岸壩基滲流量時(shí)序過(guò)程線見(jiàn)圖6。

圖6 左右岸壩基滲流量時(shí)序變化過(guò)程線Fig.6 Time series variation process line of seepage flow of left and right bank dam base

2.2 壩基滲壓分析

滲透水流流經(jīng)壩基，產(chǎn)生的揚(yáng)壓力會(huì)對(duì)壩體抗滑穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響；軟弱結(jié)構(gòu)面內(nèi)的填充物質(zhì)會(huì)在滲透水流的作用下泥化變質(zhì)，從而削弱結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)，影響壩體穩(wěn)定。故滲壓分析主要圍繞河床壩基以及分布于左右岸壩基的軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行。

拱壩滲壓監(jiān)測(cè)依靠測(cè)壓管和埋設(shè)在水位孔中的滲壓計(jì)。在各高程帷幕灌漿平洞和排水洞中鉆孔布置的滲壓計(jì)，用于監(jiān)測(cè)兩岸壩基范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面的滲壓分布情況；大壩壩基除了在基礎(chǔ)灌漿廊道、基礎(chǔ)排水廊道和壩趾排水廊道每個(gè)壩段布置測(cè)壓管外，還在7、11、14、17、20、22、25號(hào)共7個(gè)壩段的灌漿廊道與排水廊道之間的橫向交通廊道內(nèi)鉆孔埋設(shè)測(cè)壓管，以構(gòu)成壩基揚(yáng)壓力橫向監(jiān)測(cè)斷面。此外，在11、13、15、17、18、19、21、23、25號(hào)共9個(gè)壩段防滲帷幕前布置滲壓計(jì)，用以監(jiān)測(cè)帷幕前水壓。

2.2.1 各壩段折算地下水位變化情況分析

選取2021年9月30日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（上游水位816.51 m），將安裝于各壩段帷幕前、灌漿廊道、壩基排水廊道及壩趾排水廊道的測(cè)壓管的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制成水位分布圖，見(jiàn)圖7。由圖7可知，各壩段帷幕前折算地下水位相較于庫(kù)水位均有不同程度的下降，且越靠近河床中部折算地下水位越低；經(jīng)過(guò)防滲帷幕后，各壩段水頭明顯下降，表明防滲帷幕能有效阻擋庫(kù)水下滲，左岸3～7號(hào)壩段、右岸28～30號(hào)壩段灌漿廊道地下水位低于廊道底板高程；經(jīng)過(guò)壩基排水孔后，各壩段基礎(chǔ)折算地下水位均低于排水廊道底板高程，可見(jiàn)排水孔能有效排出壩基滲水，消減了壩基揚(yáng)壓力。根據(jù)當(dāng)日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，18壩段揚(yáng)壓力折減系數(shù)分布見(jiàn)圖8，根據(jù)A、B、C、D四點(diǎn)的揚(yáng)壓力變化可知，壩基滲控系統(tǒng)的布置有效地減小了壩基滲壓，保障了壩體的抗滑穩(wěn)定性。

圖7 壩基折算地下水位左右岸方向分布圖Fig.7 Distribution of dam foundation converted groundwater level in left and right bank direction

圖8 18號(hào)壩段揚(yáng)壓力折減系數(shù)分布圖Fig.8 Reduction coefficient distribution of uplift pressure in 18th dam section

2.2.2 軟弱結(jié)構(gòu)面滲壓分析

由于左右岸壩基存在貫穿上下游的結(jié)構(gòu)面，其中錯(cuò)動(dòng)帶的變形模量遠(yuǎn)低于兩側(cè)巖體，其抗變形能力較差，且具有遇水劣化的特性［11］，雖已采用相應(yīng)工程措施（如截滲井、截滲洞、置換洞）改善其局部滲透特性，但由于結(jié)構(gòu)面的順層向?qū)?，加上其延伸范圍較長(zhǎng)，所以仍有可能成為庫(kù)水向下游滲透的通道。針對(duì)左右岸壩基軟弱結(jié)構(gòu)面的滲流監(jiān)測(cè)，主要手段為在各結(jié)構(gòu)面截滲洞內(nèi)安裝滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)其水頭。結(jié)構(gòu)面包括C3、C3-1、C4和C5層間錯(cuò)動(dòng)帶，各滲壓計(jì)安裝位置及高程見(jiàn)表1。

表1 滲壓計(jì)安裝位置及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Tab.1 Installation position and monitoring data of manometer

監(jiān)測(cè)資料表明，蓄水后各滲壓計(jì)水位均有不同程度的上升，其中安裝于26壩段的滲壓計(jì)PYC3-1監(jiān)測(cè)到的水頭最高，為15.94 m，其折算地下水位與上游水位相關(guān)性好，相關(guān)系數(shù)為0.973，說(shuō)明右岸壩基層間錯(cuò)動(dòng)帶C3或C3-1與庫(kù)水的連通性好，但蓄水以來(lái)右岸滲流量相對(duì)較小，未出現(xiàn)集中滲漏現(xiàn)象，表明針對(duì)右岸C3、C3-1層間錯(cuò)動(dòng)帶的滲控措施很好地發(fā)揮了作用，但在后續(xù)蓄水及正常運(yùn)行階段應(yīng)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注；位于4號(hào)壩段的各滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)水位與上游水位的相關(guān)性較好，表明左岸壩基部位的滲透水流較活躍，上下游水力聯(lián)系較強(qiáng)，因此分布于左岸壩基的軟弱結(jié)構(gòu)面可能為庫(kù)水滲漏提供通道。部分滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)水位變化過(guò)程線見(jiàn)圖9。

圖9 滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)水位變化過(guò)程線Fig.9 Monitoring water level change process line of manometer

2.3 繞壩滲流分析

繞壩滲流分析主要依靠繞壩滲流水位孔內(nèi)的滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行，水位孔布設(shè)位置包括左右岸壩肩灌漿平洞和排水平洞、左右岸抗力體排水洞等，在水位孔內(nèi)埋設(shè)滲壓計(jì)，用于監(jiān)測(cè)各部位的壓力水頭。由于水位孔數(shù)量較多，在已安裝的73個(gè)水位孔中，按平面位置和高程選取能充分反映繞壩滲流性態(tài)的水位孔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析。2022年2月20日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2、3。由表可見(jiàn)，高程相差不大情況下，壩后水頭順河向逐漸減小，且抗力體部位水頭相對(duì)偏小，同時(shí)右岸壩基WMR1灌漿廊道內(nèi)的滲壓計(jì)最高水頭達(dá)85.14 m，明顯高于其他部位；隨高程增加，壩后水頭同樣逐漸減小，符合一般規(guī)律。

表2 左岸繞壩滲流水位孔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Tab.2 Monitoring data of seepage level hole around the dam on the left bank

表3 右岸繞壩滲流水位孔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Tab.3 Monitoring data of seepage level hole around the dam on the right bank

2.4 滲控效果評(píng)價(jià)

滲控系統(tǒng)布置目的在于阻擋庫(kù)水向下游滲漏，消減壩基揚(yáng)壓力。以11、15、18、21、23和25號(hào)壩段順河向布置的滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)（2021年9月30日，上游水位816.51 m），各壩段順河向壓力水頭變化情況見(jiàn)表4。如前所述，帷幕前各壩段壓力水頭均在200 m以上，經(jīng)過(guò)防滲帷幕后，壓力水頭迅速減小，除18號(hào)壩段外，其余壩段減小幅度均在150 m以上，至排水廊道處壓力水頭減小至十幾米甚至幾米。816.51 m水位條件下，3～30號(hào)壩段揚(yáng)壓力折減系數(shù)在帷幕前為0.73～0.97，帷幕后為0.07～0.30，排水廊道處則為0～0.07?？梢?jiàn)河床壩基部位防滲帷幕很好地阻擋了庫(kù)水向下游的滲透，而防滲帷幕后排水孔的排水作用也有效地減小了作用于壩基的揚(yáng)壓力。整體上來(lái)看，現(xiàn)有的滲控系統(tǒng)能有效地發(fā)揮作用，壩基滲控效果良好，滲控系統(tǒng)布置方案合理。

表4 河床壩段順河向壓力水頭變化Tab.4 Changes of water pressure along the river in riverbed dam sections

表5 15、16號(hào)壩段排水孔流量統(tǒng)計(jì)表Tab.5 Flow statistic of rainage hole in 15th and 16th dam section

3 壩基滲漏通道分析

通過(guò)對(duì)大壩滲流監(jiān)測(cè)成果的整理分析可知，河床壩段壩基滲流量占大壩壩基總滲流量的70%以上，且大壩中心部分壩段滲壓明顯高于相鄰壩段，因此河床壩基部位可能存在滲漏通道，故對(duì)河床壩段進(jìn)行重點(diǎn)分析，探尋異常原因及可能存在的滲漏通道。

3.1 河床壩段滲流分析

河床壩段指15～21號(hào)壩段，蓄水前后各壩段滲流量變化過(guò)程線如圖10所示。蓄水前，河床壩基滲流量主要來(lái)源于17、18號(hào)壩段，兩壩段滲流量之和占?jí)位倽B流量的80%以上。由于滲流量過(guò)大，2021年初白鶴灘工程部在17～19號(hào)壩段灌漿廊道進(jìn)行化學(xué)灌漿，但滲流量并無(wú)明顯變化，故于2021年3月末將位于17、18號(hào)壩段的排水孔部分封堵。排水孔封堵后，17、18號(hào)兩壩段的涌水量急劇減小，由于此時(shí)15、16號(hào)壩段未鉆排水孔，河床壩基總滲流量大幅減小。開(kāi)始蓄水后，隨著上游水位的上升以及15、16號(hào)壩段排水孔數(shù)量增加，河床壩基總滲流量迅速上升，15、16號(hào)壩段滲流量迅速上漲并顯著大于其他壩段，19號(hào)壩段滲流量在蓄水后也大幅上升，18號(hào)壩段滲流量雖大幅減小，但仍保持在100 L/min以上。由圖4可知，河床壩基總滲流量與上游水位存在較好的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)為0.964），且同步性也較好，可知基礎(chǔ)廊道排水主要來(lái)源于庫(kù)水，由此可以判斷河床壩基部位可能存在滲漏通道。

圖10 蓄水前后河床壩段流量變化過(guò)程線Fig.10 Change process line of riverbed dam sections before and after impoundment

基于2022年2月22日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，作出17～19號(hào)壩段順河向折算地下水位圖，如圖11所示。18號(hào)壩段帷幕前折算地下水位明顯低于相鄰壩段，帷幕后折算地下水位卻又高于相鄰壩段，由此可知18號(hào)壩段帷幕灌漿效果相對(duì)較差，庫(kù)水由防滲帷幕薄弱部位向下游滲漏，造成蓄水前17、18號(hào)壩段滲流量顯著高于其他壩段。

圖11 17～19號(hào)壩段順河向折算地下水位圖Fig.11 Converted groundwater level along the river of 17th～19th dam section

如圖12所示，通過(guò)蓄水前后（2021年3月21日、2022年2月22日）各壩段流量占比情況可知，蓄水后16號(hào)壩段滲流量最大，其相鄰壩段15號(hào)占比也較大，兩者滲流量之和占7個(gè)壩段滲流量的50%以上。結(jié)合2022年2月22日兩壩段排水孔流量可知，15號(hào)壩段滲流量目前主要來(lái)源于3個(gè)排水孔，各排水孔流量由大到小依次相差約20 L/min；16號(hào)壩段滲流量則主要來(lái)源于一個(gè)排水孔，該排水孔流量占整個(gè)壩段總流量的60%，而該壩段其他排水孔流量不超過(guò)30 L/min。由表4中4個(gè)排水孔的分布位置來(lái)看，越靠近18號(hào)壩段，排水孔流量越大，這說(shuō)明15、16號(hào)壩段排水與18號(hào)壩段滲壓異常表現(xiàn)密切相關(guān)。

圖12 蓄水前后各壩段流量占比圖Fig.12 Proportion of seepage flow in each dam section before and after impoundment

3.2 壩基滲漏通道分析

河床壩基部位巖層整體上緩傾上游偏右岸，自上而下為P2β33層一類柱狀節(jié)理玄武巖、P2β32-3層角礫熔巖及P2β32-2層二類柱狀節(jié)理玄武巖、P2β32-1層杏仁狀玄武巖，且P2β32-2巖流層內(nèi)發(fā)育錯(cuò)動(dòng)帶VS3216、VS3215和VS3214等。18號(hào)壩段順河向剖面圖見(jiàn)圖13。

圖13 18號(hào)壩段順河向剖面圖Fig.13 Section of the 18th dam along the river

白鶴灘柱狀節(jié)理玄武巖呈“柱狀鑲嵌結(jié)構(gòu)”，表現(xiàn)出非連續(xù)性、各向異性和非均質(zhì)性等性質(zhì)，開(kāi)挖后易產(chǎn)生松弛，完整性降低［15，16］，相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，滲流對(duì)柱狀節(jié)理巖體的強(qiáng)度有削弱作用［17］。河床壩基經(jīng)過(guò)固結(jié)灌漿［18］和帷幕灌漿后，貫通上下游的軟弱地質(zhì)構(gòu)造被截?cái)啵捎谥鶢罟?jié)理玄武巖柱體內(nèi)微裂隙發(fā)育，且灌漿效果難以保證，故壩基巖體內(nèi)仍有可能存在透水裂隙。隨著導(dǎo)流建筑物下閘，上游水位迅速抬升，防滲帷幕上下游側(cè)水頭差增大，庫(kù)水便通過(guò)防滲帷幕薄弱部位向下游滲透，由于17、18號(hào)壩段排水孔被部分封堵，滲透水流原有排泄路徑被截?cái)?，在高水頭差作用下，大部分滲水便以傾向右上側(cè)的P2β32-2和P2β32-1巖流層為主要導(dǎo)水層，并結(jié)合巖流層中發(fā)育的柱狀節(jié)理、緩傾角層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶等軟弱結(jié)構(gòu)向相鄰壩段擴(kuò)散，由于排水孔揭穿了固結(jié)灌漿層，大量滲透水流便從15、16號(hào)壩段的排水孔中排出。壩基滲透水流流動(dòng)通道示意圖見(jiàn)圖14。

圖14 壩基滲透水流流動(dòng)通道示意圖Fig.14 Schematic diagram of seepage flow channel of dam foundation

4 結(jié) 論

根據(jù)白鶴灘水電站階段性蓄水過(guò)程中的滲流監(jiān)測(cè)成果，結(jié)合壩址區(qū)的工程地質(zhì)條件以及滲控布置方案，分析了自蓄水以來(lái)白鶴灘大壩壩基的滲流狀態(tài)，并對(duì)壩基可能存在的滲漏通道進(jìn)行了綜合分析，得出以下結(jié)論。

（1）河床壩基滲流量受上游水位影響較大，蓄水以來(lái)滲流量最大達(dá)1 226.37 L/min，較蓄水前增加784.78 L/min，且滲流量主要集中在15、16、18和19號(hào)壩段；左右岸壩基滲流量相對(duì)較小，左岸最大為361.85 L/min，右岸最大為89.31 L/min，但左岸滲流量受上游水位影響更大，這與分布于左岸的軟弱結(jié)構(gòu)面密切相關(guān)。

（2）816.51 m水位條件下，3～30號(hào)壩段揚(yáng)壓力折減系數(shù)在帷幕前為0.73～0.97，帷幕后為0.07～0.30，排水廊道處則為0～0.07。各壩段防滲帷幕前折算地下水位相較庫(kù)水位出現(xiàn)了不同幅度的下降，其中18號(hào)壩段下降幅度最大；防滲帷幕后折算地下水位出現(xiàn)了大幅度的下降，至壩基排水孔處降至較低水平。這表明大壩滲控系統(tǒng)的布置能較為有效地阻斷庫(kù)水的滲透路徑并減小壩基的揚(yáng)壓力，布置方案合理有效。

（3）上游庫(kù)水通過(guò)防滲帷幕薄弱部位向下游滲透，由于17、18號(hào)壩段排水孔被部分封堵，滲透水流原有排泄路徑被截?cái)啵诟咚^差作用下滲水便以P2β32-2和P2β32-1巖流層為主要導(dǎo)水地層，并結(jié)合巖流層中發(fā)育的柱狀節(jié)理、緩傾角層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶等軟弱結(jié)構(gòu)向鄰近壩段的排水孔匯滲，造成15、16號(hào)壩段滲流量顯著升高。

總的來(lái)看，階段性蓄水過(guò)程中大壩壩基滲流狀態(tài)穩(wěn)定，壩基滲流量在可控范圍內(nèi)，壩基揚(yáng)壓力能夠得到有效控制，在大壩滲控系統(tǒng)作用下滲透水流對(duì)壩基的影響可控。但由于現(xiàn)階段蓄水進(jìn)程中庫(kù)水位并未達(dá)正常蓄水位，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)資料不足以全面反映大壩在后續(xù)階段可能出現(xiàn)的滲流問(wèn)題，故應(yīng)加強(qiáng)對(duì)滲控重點(diǎn)部位的監(jiān)測(cè)與分析，保障大壩的安全穩(wěn)定和電站的平穩(wěn)運(yùn)行。