淤堵作用对高原水库坝基松散介质渗透性的影响及机理

西藏高原高山宽谷河流区是当地重要的农业区，其深厚粗强渗透性的冲积层坝基是水库建设项目决策、设计和施工的一大难题。对其坝基构筑防渗工程常是投入大效果差，难以达到水库设计的要求。对这类问题的初步研究发现，渗透过程中产生的淤堵现象对坝基土体的渗透性有重要影响，为此研究与渗透破坏相逆过程的渗透淤堵规律及机理具有十分重要的意义。拟利用自行研制的渗透淤堵试验装置开展室内模拟试验和现场淤堵试验，开展渗透淤堵对降低松散介质渗透性的效果、规律及影响因素的研究，研究分析渗流条件下孔洞筛积物颗粒对土体特征孔隙的淤堵效应以及土体组构变化规律，探讨淤堵作用对坝基松散介质的减渗效应，明确渗透产生的淤堵作用使土体渗透性降低的机理，提出坝基防渗设计的新理念与新思路。这将为解决高山宽谷河流坝基渗漏问题，实现人工淤堵减渗新方法的可能性奠定理论依据，也可为极高山冰川冰碛垄堰塞湖淤堵机理研究奠定基础。

西藏高山河谷深厚渗透性强的水库坝基土较多，其防渗工程投入高、效果差。本项目对这类问题进行系统研究进一步发现并验证，渗透淤堵过程可显著地降低坝基土渗透性，大大减轻坝基渗漏问题，对缓解坝基防渗工程的高难度、高风险、高投入具有十分重要的意义。研究设计了两种渗透淤堵室内物理试验模型，分别开展了室内粗粒土、天然土样、击实土样等方式的试验，通过宏观监测曲线及土样二次筛分提出了三种淤堵模式及其中两种淤堵模式的判别标准，并对其进行试验验证，得出了产生淤堵效果最好的“最优淤堵粒径区间”及控制此粒径区间的“特征孔径”；同时开展了高原冰川堆积物-冰碛物渗透淤堵试验研究。结合室内粗粒土、天然土样、击实土样试验前后颗粒的细观特征变化情况进行定性及定量分析，同时结合PFC3D及Geostudio对试验细观及宏观现象进行数值模拟分析，得出渗透淤堵作用可有效减缓或抑制坝基渗漏问题，可为人工减渗提供新方法；为探讨和模拟坝基土在完整渗流场（即同时具有垂直渗流分量和水平渗流分量）条件下，渗透淤堵作用的客观规律，初步研制完成室内坝基渗透变形（淤堵与破坏）模拟试数装置。