摘要：滲透破壞是堤防工程中普遍存在且較難處理的問(wèn)題。在山東省濟南市東湖水庫圍壩防滲設計中，我們根據當地土料、地質(zhì)情況擬定了壩體截滲與壩基垂直截滲結合的防滲技術(shù)。兩種防滲技術(shù)材料不同、結構不同，怎樣計算才能反映工程實(shí)際情況，我們進(jìn)行了調查分析，最后采用有限元法進(jìn)行了土壩滲流計算，取得了較好的效果。

　　關(guān)鍵詞：有限元 圍壩 滲流 應用

　　1.工程概況

　　東湖水庫位于濟南市章丘市高官寨鎮和歷城區遙墻鎮，由圍壩、入庫泵站、出庫泵站、泄水閘、截滲溝等組成，是濟南市東湖供水工程的調蓄水庫。水庫總庫容5800萬(wàn)ｍ3，占地6.7ｋｍ2，平均蓄水深6.6ｍ，圍壩總長(cháng)9.1ｋｍ，最大壩高9.2ｍ。東湖水庫建成后可大大緩解濟南市東部地區供水緊張狀況，為經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展提供可靠保障，并改善該地區生態(tài)環(huán)境狀況。

　　2.壩體防滲設計

　　為了使水庫工程經(jīng)濟合理，筑壩土料采用庫區內取土，可取土面積4.67千米�熤饕獮榉凵�、壤土、砂壤土及少量裂隙黏土。為盡量利用料場(chǎng)砂壤土、粉砂土，并且保證大壩安全，擬在壩體浸潤線(xiàn)以上2ｍ用粉砂及砂壤土筑壩。根據砂壤土、粉砂土黏性含量低，遇水液化、塌坡、失水松散、遇風(fēng)易被揚起等特點(diǎn)，將砂壤土、粉砂土內包，四周用壤土保護。圍壩上游護坡采用14ｃｍ厚混凝土預制板，下鋪500ｇ,復合土工膜一層，再向下鋪設10ｃｍ厚的中砂墊層。

　　3.壩基防滲設計

　　東湖水庫壩基地層為第四系土，從上到下主要為粉砂、裂隙黏土、砂壤土、淤泥質(zhì)黏土、粉砂、壤土夾礓石、黏土夾礓石、砂壤土、粉細砂和壤土夾礓石，共10層。第6層壤土夾礓石埋深為10～18ｍ，滲透系數為10－5ｃｍ／ｓ，分布連續，工程地質(zhì)條件較好，可視為相對不透水層。根據東湖水庫工程地質(zhì)勘察報告，壩基年滲漏量1620萬(wàn)立方米，占設計庫容的38.6％，滲漏嚴重，必須采取壩基截滲措施。

　　根據本工程地基土層分布特點(diǎn)，經(jīng)方案比較，采用深層攪拌法（水泥土加固法）截滲技術(shù)。該方案不僅截滲效果好，而且易施工，不需開(kāi)槽，直接攪拌成樁，施工速度快，工效高，耐久性好，強度高。加固深度嵌入第6層相對不透水層，且與壩腳處的復合土工膜密切結合，形成完整的防滲體系，達到防滲設計的目的。

　　4.圍壩滲流計算

　�。�1）有限元法的原理

　　有限元法是把連續體離散化為有限個(gè)單元的集合體來(lái)進(jìn)行研究，引用變分原理對研究問(wèn)題建立模型，推導出近似解的一組方程，最后歸結為求解多階系數矩陣的線(xiàn)性方程組，以計算機作為工具，并在矩陣分析和數值方法的基礎上進(jìn)行所需精度的計算。

　�。�2）單元格剖分的方法

　　對無(wú)壓滲流求解穩定滲流場(chǎng)時(shí)，一個(gè)麻煩的問(wèn)題是決定自由面的位置。在實(shí)際計算中，一般是先假設一個(gè)自由表面的初始位置，然后再進(jìn)行單元格的剖分。

　�。�3）計算結果

　　計算水頭取5.1ｍ，共分為5個(gè)區域，25個(gè)結點(diǎn)，29個(gè)單元格，根據軟件要求的格式依次將結點(diǎn)數、單元數、區域數�J每個(gè)區域代表一種土質(zhì)�K等總體信息和上、下游水位，結點(diǎn)坐標，區域滲透系數等具體數據寫(xiě)入數據文件，運行有限元程序后，即可得出浸潤線(xiàn)、逸出點(diǎn)、等勢線(xiàn)的位置和滲流量的大小。

　　　山東省濟南市水利建筑勘測設計研究院