（一）二期围堰渗流计算内容

根据二期围堰工作条件，像一般围堰一样，进行了稳定饱和条件和平面和三维渗流计算，并进行了拦洪期和抽水期的非稳定渗流计算。

为了判定堰体及堰基材料的渗透稳定性还进行了堰基粉细砂和堰体风化砂的渗透变形试验。

（二）堰基、堰体材料和渗透性

1.堰基覆盖层材料的渗透性

二期上游围堰左堰肩底高程为吴淞高程（下同）80～90m，堰基为坡积砂质壤土，厚1～4m。左漫滩宽200～300m，滩面高程41～66m，向河床倾斜，堰基除部分基岩裸露外，还分布有冲积粉细砂层、砂砾石层和夹砂块球体层，厚度2～7m；以及残积块球体层，厚度一般1～5m。

原河床宽180～250m。堰基河床覆盖层为冲积粉细砂和砂砾石层，两侧较薄，厚度一般为1～4m，其上部为厚1～2m的粉细砂层。围堰轴线下游有深槽，长约150m，宽300m，河床中心及深槽部位覆盖层较厚，一般7～15m，其中上部为粉细砂层，一般厚6～10m，最厚13m；下部为砂砾石层，一般3～10m。

右漫滩宽320～380m，覆盖层以粉细砂层为主，厚度一般为1～4m，最厚9.40m；部分地段为块球体或球体夹层，厚度一般2～5m，最厚9m。

覆盖层各土层渗透性如表7-26所示。架空块球体渗透系数极大，葛洲坝水库蓄水后，块球体间的空洞已被粉细砂充填，其渗透性与“块球体与夹细砂”大致相当，河床砂卵石上部空隙由细砂充填，渗透系数有较大降低。

表7-26　覆盖层渗透系数勘探结果

2.堰体填料的渗透性

堰体填料的渗透性列于表7-27中。

表7-27　堰体填料和堰基渗透性

（三）运行期稳定渗流分析

运行期稳定渗流分析包括平面和三维有限元计算研究，其目的是了解堰基稳定渗流的一般规律，分析岩层渗透参数和防渗墙的型式对渗流的影响，具体求出坝体浸润线及出逸点，了解左岸绕防渗墙的渗特性，评价帷幕防渗方案的可行性。

1.平面稳定渗流有限元计算

平面计算选取河床深槽所在剖面为典型计算剖面。3个防渗方案的剖面型式及成果见图7-52、图7-53和图7-54以及表7-28、表7-29。从计算结果可知：

图7-52　双墙方案等势线图

图7-53　单墙加斜墙方案等势线图

（1）深入弱风化层1m的防渗墙有效地截断了地下水渗透，三种防渗方案均起到有效的防渗作用。其中，两道防渗墙前后地下水位相差68～69m，起到了联合防渗的作用，第一道墙承担总水头差的40%～45%，第二道墙承担了总水头差的53%～60%。单高墙前后地下水位约相差67m，承担了总水头差的96%。单墙加斜墙前后地下水位约差61m，承担了总水头差的87%。

图7-54　单厚墙方案等势线图

（2）由于堰体的主要填料风化砂与防渗墙

透性之比高达1000倍以上，继续降低防渗墙透水性对堰体渗流的影响不大。表7-27中，当K7从1.0×10-7降至1.0×10-8cm/s时，防渗墙承担的水头几乎没有增加，渗流量也仅减少约1.5×10-6m3/（s·m）。

2.左岸绕渗三维渗流计算

三维渗流分析截取了左岸约24万m2的绕渗区域，共布置了11个计算剖面（表7-30中示出了7个剖面的计算结果），共计节点4000个。其防渗线总长598m，防渗墙段长（无防渗墙）80m，计算所用的渗流参数与平面计算时一致。

计算结果示于表7-30中，文中未示出左岸绕流等势线平面图。

计算结果表明：

（1）左岸绕渗得到有效控制，防渗墙后浸润面较低，堰体和山坡表面均无出逸现象。所计算的598m长防渗线内，总渗流量仅为4.04m3/min；80m绕渗段内的渗流量为0.02m3/min，仅占总渗流量的0.6%。

（2）由地下水面等高线平面图知，三维渗流的地下水面等高线的分布与地形等高线基本一致，地形较陡处，地下水位降落也较快，地下水面等高线的分布也较密，这是因为堰基微新鲜岩体透水性较小，渗漏地下水主要在全强风化带内或地势高处的弱风化带内流动。

表7-28　三峡工程二期围堰平面渗流计算结果（一）(www.daowen.com)

注校核水位H1=86.20m，墙厚1.2m，K1=K2=2×10-3cm/s，K2=K4=2×10-2cm/s。

表7-29　三峡工程二期围堰平面渗流计算结果（二）

注墙深指防渗墙深入弱风化带的深度。计算水位H1=85m，H2=15m。

表7-30　三峡工程二期围堰三维渗流计算结果

注　剖面1与剖面6之间的距离为180m。

（3）由平面图还可看出，穿过堰体堰基的地下水主要向深槽汇集，使深槽地下水位抬高，深槽旁的地下水等高线最集中。如剖面11的堰后地下水位抬高到24.2m，比相同条件下平面横型计算成果高出7m。截流堤处的最大出逸比降为0.34，满足渗透稳定要求，风化砂与粉细砂中的最大水平渗透比降达0.80，但仍小于风化砂和粉细砂之间的水平接触渗透允许比降。

（四）非稳定渗流有限元计算

1.计算断面及计算参数

选取单防渗墙为代表性断面。

非稳定渗流计算的重要参数，通过试验测定干密度为1.7～1.8g/cm3的风化砂的给水度为μ=0.18～0.2，参考二期围堰石渣和风化砂的透水性，取二者的重力给水度稳定值为μ=0.2，还对μ=0.1和μ=0.3进行敏感性分析。

2.库水位骤降时非稳定渗流计算

长江洪峰具有峰高、降落快的特点，从保证工程安全考虑，取非稳定计算条件为：从设计水位85m降至61m，共进行了5个方案的计算分析。

由计算结果可知，堰体防渗墙前的非稳定渗流状况主要与堰体填料的渗透性和给水度有关。风化砂和石渣的给水度对堰体浸润线高度有一定影响。当库水位下降20m，给水度从0.1增大到0.3时，堰体上游坡面地下水均能迅速排走，堰体上游的浸润线降落较快。库水位骤降过程中，上游堰坡坡面有出逸现象，风化砂和石渣的最大出逸出降仅为0.22，不会产生上游堰坡的渗透破坏。

3.基坑抽水条件下的非稳定分析

三峡二期围堰于开工后第5年12月开始截流，第6年7月底基坑开始抽水。设计抽水速度为1m/d，取抽水前的堰前和基坑初始水位为82.28m。

计算结果分析如下：

（1）风化砂的渗透性对堰体的浸润线高度和下游堰坡的出逸点高度影响较大。当风化砂的渗透性为K=5×10-3cm/s时，不管石渣和砂卵石的透水性如何，堰体浸润线的降落较快，基坑水位以设计速度降到15m时，防渗墙下游浸润最多高出基坑水位7.97m，风化砂的出逸段最多高出0.52m，风化砂和基础粉细砂的最大水平渗透比降为0.39。当风化砂的透水性增至K=5×10-4cm/s时，防渗墙下游侧浸润线降落较慢，并易在高程为69m的下游平台附近处出逸，出逸段高度可达7.1m，墙下游浸润线高出基坑水位12.8m。

（2）堰体填料的给水度对坝体浸润线有一定的影响，当给水度从0.2变化到0.3时，防渗墙后浸润线抬高了0～9.9m，但基坑抽水产生的非稳定渗压力使风化砂和粉细砂的出逸和接触渗透比降增大到0.40。

（3）从比较基坑抽水速度分别为0.5m/d、1.0m/d、2.0m/d和4.0m/d的情况看，基坑抽水速度对防渗墙下游渗流状况的影响较敏感，特别是当抽水速度为4.0m/d时，防渗墙下游浸润线和出逸点均较高，渗流状况较为不利，因而抽水速度不宜大于2m/d。4种抽水速度下的非稳定渗透最不利位置均位于风化砂与堆石体的接触部位，最大水平渗透比降为0.59，风化砂与反滤过渡带之间的渗透稳定性仍满足要求。

（五）堰体材料渗透稳定试验及围堰渗透稳定安全性评价

为评价三峡工程二期围堰堰体和堰基材料的防渗安全性，曾对粉细砂和风化砂进行过渗透变形试验，试验结果为：由粉细砂表面冲刷试验测得，其起动流速为6.30～12.90cm/s。粉细砂和风化砂垂直渗透允许比降为2.0，水平冲刷允许比降为1.5，风化砂和5～150mm过渡带的接触渗透允许比降为2.0，粉细砂的垂直渗透允许比降为0.56。

根据二期围堰渗流计算在不同条件堰体和堰基材料的渗透比降示于表7-31中。

表7-31　二期围堰堰体及堰基的渗透比降

表7-31示出渗流计算所得渗透比降和渗透变形试验所得和允许比降很明显，计算的渗透比降远小于堰体、堰基材料的允许比降，表明二期围堰抗渗透变形是安全的。

（六）渗透计算小结

（1）二期围堰抗渗透变形是安全的。

（2）计算的三种防渗方案（平面有限元计算）均能有效地起到良好的防渗作用，除深槽段渗流量稍大外，穿过防渗墙和左岸绕渗渗流量都是较小的。

（3）由于防渗墙的良好的防渗效果，墙后堰体浸润线较低且很平缓。

（4）由于堰体上游石渣透水性很大，上游库水位骤降对堰体上游坡渗透稳定性是安全的。

（5）基坑抽水应控制基坑的水位降速不大于2m/d。