土石坝心墙裂隙渗流的下游反滤控制机理研究

来自国际水工结构研究团队的最新成果：针对土石坝心墙裂隙渗流这一工程难题，研究人员创新性提出下游反滤控制(Filter control)技术方案。通过多尺度渗流场模拟与物理模型试验，揭示了反滤层粒径级配(Gradation)对裂隙流(Flow in cracks)的调控机制，为重大水利工程渗控设计提供了重要理论支撑。

　　

这项突破性研究揭示了土石坝核心防渗体系的关键失效机制。当水力梯度超过临界值时，黏土心墙会发生水力劈裂(Hydraulic fracturing)，形成毫米级裂隙网络。研究人员采用X射线断层扫描(X-ray CT)技术，首次捕捉到裂隙在三维空间的动态扩展过程。

通过建立裂隙流-颗粒运移耦合模型(Coupled flow-particle transport model)，发现下游反滤层能有效截留心墙冲刷颗粒。当反滤料的不均匀系数(Cu)控制在5-8范围内时，可形成稳定的自愈性滤饼结构(Self-healing filter cake)。实验数据表明，优化后的反滤系统使裂隙渗流量降低达72%，显著提升了大坝长期服役性能。