混凝土坝基渗流控制效果及耐久性分析研究

2010-03-13邢林生李涛徐建清朱锦杰

大坝与安全 2010年6期

邢林生，李涛，徐建清，朱锦杰

（国家电力监管委员会大坝安全监察中心，浙江杭州310014）

0 引言

混凝土坝基渗流控制的效果及耐久性，直接关系到大坝的稳定和安全。由于坝基岩体裂隙渗流的复杂性，坝基渗控工程设计尚难于做精确的计算。渗控工程为地下隐蔽工程，施工过程中往往不能完全达到设计要求。相对于常规水工建筑物的设计和施工，坝基渗控工程具有很强的实践性，从已建工程中吸取经验和教训，对完善坝基渗控工程的设计和施工、提高渗控效果和耐久性具有重要意义。本文概述混凝土坝基渗控设计原则和主要措施，对一些已运行多年的混凝土坝基渗控效果和影响耐久性的主要因素进行分析研究，以求得出可供借鉴参考的规律性认识。

1 坝基渗控原则和主要措施概述

众所周知，坝基帷幕灌浆可以延长渗径，减小渗透流量，但在帷幕带上将承受较集中的水压力，其下游侧岩体的稳定性需要加以关注；坝基排水系统能及时排除坝基渗水，消减渗透压力，但使渗透压力更集中作用在帷幕与排水孔之间的狭窄地区内，加剧了局部地区的水力坡降。渗控设计需根据具体地质条件和工程要求，合理采取渗控措施，充分发挥帷幕与排水的作用，规避可能带来的副作用，保证大坝的长期安全运行。在表1所列的23座大坝中，绝大多数大坝采取了堵（帷幕）、排（排水）相结合的渗控原则。少数大坝只堵不排，由于各自条件不同，结果差异很大。20世纪50年代建成的梅山大坝，建设年代较早，未设排水系统，1962年该坝曾发生右坝座错动事故，未设排水是其事故原因之一。20世纪60年代建成的桓仁单支墩大头坝，原设想利用支墩间的空腔排水，就可以达到消减渗透压力的目的，但在运行中有部分坝段扬压力超限，后补打排水孔取得了较好的降压效果。20世纪70年代建成的安砂大坝，坝基石英砂岩内有大量千枚岩和糜棱化千枚岩软弱夹层，本身渗透系数不大，但其两侧有风化破碎的石英砂岩接触带，是良好的渗水通道，而夹层在高压渗水作用下性态容易恶化，由于软弱夹层层次多、埋藏深、分布广、不能逐层挖除。经过论证，该坝采取防渗墙下接帷幕灌浆处理措施，而不设排水系统，多年运行表明坝基防渗降压效果显著，也未出现夹层恶化现象。

刘家峡、梅山、黄坛口、八盘峡等大坝的防渗帷幕为一排，云峰、湖南镇、响洪甸、古田溪一级、池潭等大坝的大多数坝段也是一排，其中刘家峡、云峰、湖南镇大坝的坝高都超过100 m。新安江和黄龙滩大坝坝基断裂发育岩体破碎，乌江渡大坝坝基岩溶发育溶洞多，这3座坝的防渗帷幕采取了3排。凤滩和陈村大坝坝基岩石破碎且有泥化夹层，分别采用3排和2～4排防渗帷幕，并在水泥灌浆的基础上又分别采用聚氨酯和丙凝材料进行化灌补强。帷幕灌浆孔距一般为1～3 m，个别坝孔距较大，如响洪甸大坝1～6号坝段，孔距6～12 m。帷幕灌浆孔深大多为0.3～0.7倍坝高，个别因地质条件复杂，如岩溶发育地区的乌江渡大坝，局部孔深达260 m。帷幕的防渗标准大多数坝要求为1 Lu，少数坝高较低的要求为3 Lu，凤滩、乌江渡、湖南镇等大坝的全坝基或部分坝基要求达到0.5 Lu。

表1 23座混凝土坝基主要渗流控制措施Table 1:Main seepage control measures for foundation at 23 concrete dams

大多数坝坝基设一排主排水孔。新安江、刘家峡、黄龙滩、乌江渡、湖南镇等坝高超过100 m的大坝，设2～3排副排水孔。排水孔的孔距一般为2～3 m。主排水孔孔深一般为帷幕孔深的0.4～0.6倍。

2 防渗降压效果分析

2.1 实测渗漏量与估算值比较

一些大坝为了检验坝基帷幕的防渗性能，或者对坝基强渗水区拟定渗漏量控制值，以及为施工期选择坝基抽水容量，曾做过坝基渗漏量计算。由于坝基岩体并非均匀介质，岩块透水性很弱，而裂隙、节理、断层等构造面却是强透水通道，因而将集中在这些通道中的渗流均化到整个岩体中，计算得出的只能是一个近似值，虽不能完全代表坝基的真实渗流性态，但将估算值与坝基实测渗漏量进行对比，可大致对帷幕防渗能力进行评判。由表2可见，6座大坝的实测值都远小于估算值，说明这几座坝的帷幕整体防渗效果良好。坝基实测渗漏量远小于估算值，与坝前淤积层形成的天然铺盖的防渗作用亦有重要关系，尤其是位于多泥沙河流上的大坝，当淤积层渗透系数小于基岩时，其作用更为明显。如黄河上的盐锅峡大坝1961年首次蓄水后，坝前淤积层迅速增厚，至1964年淤积已达30～40 m，淤积层的渗透系数K为1×10-4～1×10-5cm/s，约为基岩渗透系数的1/10，防渗效果显著，实测坝基渗漏量仅为2 m3/d。青铜峡大坝基岩破碎，蓄水5年后水库淤积量已占总库容的87.1%，挡水坝段坝前淤积层厚约38 m，淤积层的渗透系数仅约基岩渗透系数的1/100，防渗效果非常显著，实测坝基渗漏量很小。黄河上的另一座大坝刘家峡，1969年首次蓄水只运行1年，1970年坝前泥沙淤积层厚即达45.5 m，虽然淤积层渗透系数与基岩接近，但因淤积层厚度大，也有明显防渗效果，该坝施工期涌入基坑的地下水量达700 m3/d，1970年实测渗漏量仅为13 m3/d。

2.2 坝基渗漏量的不均匀分布

坝基渗漏量不均匀分布现象比较普遍。葛洲坝大江工程第一阶段蓄水后，灌浆廊道413个排水孔中有水排出的为164个，其中电厂18～21号机部位排水孔渗漏量占总渗漏量的48.3%。葛洲坝二江泄水闸坝基1464个排水孔中，蓄水后有水排出的仅150～250个，总渗漏量由10个左右的排水孔所控制。八盘峡大坝排水孔大多数渗漏量微小，但右安装间机组坝段较大，占总渗漏量的90%以上。陈村大坝28个坝段（编号3～30号坝段）之中，左侧8号、9号两个坝段坝基渗漏量较大，1991年统计，占全坝基总渗漏量的36.6%。新安江大坝蓄水初期，417个排水孔中大部分无水排出，而右侧2号、3号坝段渗漏量较大，约占全坝基总渗漏量的35%；2009年坝基397个排水孔中渗漏量较大的都位于1～6号坝段，其中3号坝段2000～2009年的平均渗漏量占灌浆廊道总渗漏量的25.8%。

表2 6座混凝土坝基渗漏量的估算值与实测值Table 2:Estimated values and measured values of seepage at foundation of 6 concrete dams

渗漏量较大的排水孔通常位于坝基断层构造发育地带。葛洲坝大江电厂18～20号机坝段的基岩内有3条断层，岩体破碎，构成强透水区。八盘峡大坝右安装间基岩内，有2条断层和层间挤压破碎带，机组坝段基岩岩层走向顺河向，透水性强。陈村大坝8号、9号坝段坝基被2条断层切割，挤压破碎带、裂隙、层间错动面纵横交错。新安江大坝2号、3号坝段基岩内有多条厚度不等的页岩夹层，岩质疏松，浸水后易软化崩解，并含有少量亲水矿物，建坝前已有局部泥化现象。上述坝基缺陷在施工中都做过防渗处理，但运行实践表明，这些部位往往仍是防渗薄弱环节。另外，新安江大坝2号、3号坝段和陈村大坝8号、9号坝段之所以坝基渗漏量较大，可能与来自侧向的坝基地下渗流有一定关系。

2.3 总渗漏量随时间变化趋势

在库水位年内和年际变化幅度平稳、坝基排水孔工作正常情况下，许多大坝的坝基渗漏量呈逐年减少而趋于稳定的态势。如丰满大坝坝基渗漏量1956年为321.1 m3/d，1971年为105.8 m3/d，1995年降低为73.6 m3/d；乌江渡大坝坝基总渗漏量1983年为30.6 m3/d，1995年为7.5 m3/d，2005年为5.8 m3/d；刘家峡大坝混凝土坝段1970年坝基总渗漏量为13 m3/d，2006年降低为1.73 m3/d。坝基总渗漏量逐渐减少与帷幕的补强灌浆有关，如丰满大坝曾几次对帷幕进行较大规模的补强灌浆处理，每次灌后总渗漏量都有所减少。就大多数坝而言，坝基总渗漏量呈逐年减少并趋于稳定的原因，大致可以归为两个方面：一是随着坝前淤积层的增厚和压密，它的防渗效果越来越显著，冲淤基本平衡后，渗漏量趋于稳定；二是地下渗流携带的微细颗粒充填帷幕中的孔隙，使帷幕的防渗能力增强，同时地下渗流的溶蚀作用使帷幕防渗能力有所减弱，两者逐渐平衡，渗漏量趋于稳定。对于位于多泥沙河流上的大坝，天然铺盖的防渗作用可能占相当大的比例，而位于少泥沙河流上的大坝，则可能主要是帷幕防渗作用增强并趋于稳定的结果，陈村和新安江大坝是两个典型例子。这两座大坝分别位于风景秀丽的黄山北麓和南麓，库区总体植被良好，产沙量少。陈村水库设计总库容24.7亿m3，平均年输沙量140万m3。蓄水运行十多年后实测库容与原设计库容对比，几乎没有变化，蓄水运行32年后，2002年实测坝前淤积物少。该坝坝基总渗漏量1980年平均约为36 m3/d，逐年减少，1987年约为21 m3/d（见图1），随着时间的推移，坝基总渗漏量又进一步减少，2009年为15.4 m3/d。新安江水库蓄水运行15年后，总库容因淤积仅损失0.1%，而淤积物主要停留在干、支流的水库末端，坝前没有明显淤积。该坝1959年蓄水运行以来，为保证坝基排水通畅，曾多次对排水孔进行疏通，使其处于正常工作状态。实测坝基渗漏量逐年减少（见图2），1964～1980年期间减少明显，1984～2008年的25年中，平均约为53 m3/d，近几年约为35 m3/d（400 mL/s）。

图1 陈村坝基总渗漏量变化图Fig.1 Graph of seepage at foundation of Chencun dam

2.4 实测扬压力与设计采用值比较

表1中的上犹江、梅山和响洪甸大坝建设时期较早，设计时未对主排水孔中心线处或帷幕后扬压力系数提出统一采用值。其它20座大坝主排水孔中心线处或帷幕后长时段实测扬压力情况见表3。与设计采用值相对比，青铜峡、安砂、八盘峡、西洱河二级、乌江渡5座大坝的坝基实测扬压力系数全部满足设计要求。刘家峡坝基曾有4个测孔实测扬压力系数超过设计采用值，施工复查发现，这4个孔都位于帷幕影响范围之内，对应所在部位排水孔中心线处的实际扬压力系数应低于这4孔的测值。枫树坝和陈村大坝绝大多数测孔实测扬压力系数低于设计采用值，超限孔分别只有1个和2个。太平哨大坝实测扬压力超限孔较多，约占总测孔数的32%（2007年统计）。其它大坝有少数坝段或少数测孔实测扬压力系数超限，其中多为时段性超限，常年超限坝段或测孔较少，如富春江和湖南镇大坝各1孔，云峰大坝55个坝段有3个坝段的测孔常年超限。许多大坝通过观测计算得出的坝基扬压力系数有大致相同的变化规律，即较高库水位时的扬压力系数往往小于较低水位时的扬压力系数，这可能与地下水渗流滞后于库水位变化有关。这一现象说明，一些大坝的某些部位虽然实测扬压力系数超限，由于对应库水位较低，因而对大坝不会产生实质性不利影响。

图2 新安江坝基总渗漏量变化图Fig.2 Graph of seepage at foundation of Xin’anjiang dam

表3 20座混凝土坝基扬压力系数Table 3:Uplift pressures at foundations of 20 concrete dams

为了掌握坝踵至帷幕的扬压力分布情况，或为了与帷幕前设计扬压力采用值进行比较，有些坝在帷幕前设置了观测孔。位于多泥沙河流上的青铜峡大坝，坝踵附近4个测孔实测扬压力系数多年平均值为0.35～0.66；盐锅峡坝踵附近5个测孔扬压力系数为0.45～0.93；刘家峡坝踵设计扬压力系数采用值为0.70，在坝踵附近布置3个测孔，有2孔多年实测扬压力系数小于采用值，有1孔超限，但逐年有所下降，1988年以前平均为0.80，2007年实测为0.775。这3座坝的长系列监测资料说明，位于多泥沙河流上的大坝，设计时坝踵扬压力作用水头做适当折减是可行的。位于少泥沙河流上的大坝，实测帷幕前扬压力分布情况与坝踵按全水头至主排水孔中心线处按陡倾直线变化的假设不尽相符，一些大坝实测值超过假定值，呈比较平缓的曲线状变化。安砂大坝4号、5号、9号、10号坝段帷幕前测孔实测扬压力为全水头，其中5号坝段1个测孔实测扬压力系数约为所在部位假定值的1.8倍；陈村大坝8号、24号坝段帷幕前2个测孔实测多年平均扬压力系数约为假定值的1.1倍；湖南镇大坝24号坝段帷幕前一个测孔，在接近正常蓄水位时的实测扬压力系数约为所在部位假定值的1.36倍，12号坝段距离坝踵7.9～9.2 m的3个帷幕前测孔，已紧靠帷幕，实测扬压力系数常年超过0.9，接近全水头。从“量相当”的概念来分析，虽然帷幕前实测扬压力超过假定值，沿水流方向整个坝基的总扬压力可能仍小于假定值；但从“效应相当”的概念来分析，坝踵至帷幕是一个应力敏感区域，实际扬压力超过预想假定，有可能造成坝踵应力损失和引起坝踵部位坝基面张开，对于高坝尤其需要加以重视。

3 影响渗控效果和耐久性的因素

表1所列的23座大坝自首次蓄水以来都已运行了30多年，40年以上的有13座，50年以上的有6座。在长期的运行过程中，多数大坝坝基总渗漏量逐渐减少并趋于稳定，坝基扬压力满足或基本满足设计要求。有的大坝在运行中对帷幕和排水系统进行了及时维护，对部分坝基做过帷幕补强、排水孔扫孔或增设了排水设施。长系列监测资料反馈证明，多数大坝的渗控措施总体效果和耐久性较好。

在长期运行过程中，也有少数大坝蓄水不久即因坝基防渗降压效果差而进行较大规模的处理，有的大坝坝基渗流产生异常突变危及到坝体的安全，个别大坝的坝基失稳事故与坝基渗流性态恶化有关。影响大坝渗控效果和耐久性的因素很多，以下从设计、施工和运行三个方面做大致的分析。

3.1 设计

大坝设计时，全面分析坝基防渗帷幕和排水系统的作用，根据具体情况采取必要的渗控措施，这无疑是决定渗控效果及其耐久性最为重要的一个环节。梅山连拱坝1962年右坝座错动事故就是一个典型事例。该坝由16个拱圈和15个垛，以及左、右岸重力墩组成。1962年11月6日凌晨，右岸坝基出现大量渗漏水，总渗漏量约70 L/s，14号垛河床侧一个未封堵的固结灌浆孔产生喷水，水平射程约11 m，压力水头约31 m。实测14号垛底部距坝踵27 m处渗压力约为0.7倍水深，距坝踵39 m处达0.13倍水深。在11月6、7、8日3天之内，14号垛和15号垛基础上抬14.1 mm然后又转为下沉，13号垛顶部向上、下游和左、右岸方向强烈摆动，左、右方向最大摆幅58.1 mm。坝顶和坝基产生几十条裂缝，最长一条为28 m，宽6.6 mm；大坝上游面前缘沿基岩接触面产生一条延伸101 m的裂缝，坝基和岸坡多处节理裂隙张开，最大开度17 mm，大坝处于危险状态，被迫放空水库进行加固。这次事故与右坝座地形单薄、岩体受多组裂隙切割为渗水提供通道，以及帷幕灌浆质量差等有关，同时，坝基未设排水系统是一个重要原因。由于时代局限性，当时认为连拱坝坝基接触面不大，不需要在帷幕后设排水孔，并将垛间岩石面用混凝土覆盖，在计算承担90%水荷载的坝垛稳定时，仅考虑基础面上的浮托力，而未计渗透压力。此次事故前，水库持续高水位运行40 d，库水渗过防渗能力薄弱的帷幕和细小裂隙，聚积到坝基内，由于未设排水系统，渗水没有出路，结果变成巨大的侧向推力和扬压力，直至坝基裂隙张开基岩错动，巨大压力才得以释放。加固时对帷幕进行了补强灌浆，并增打了250个垂直排水孔，为了增强排水减压效应，后来又在两岸坝基增打了水平向排水孔。该坝蓄水仅4年，第一次较长时段高水位运行时就发生坝座错动事故，教训深刻，经验宝贵，加固后该坝安全运行至今。

在拟定渗控补强加固处理设计方案时，也需深入研究工程具体情况，采取合理而有效的措施。太平哨大坝1979年蓄水运行后，即发现坝基扬压力超限现象比较普遍，1982年后36个坝段中有13个坝段超限。当时分析认为，主要原因是帷幕灌浆时，因孔内堵塞进浆少，以及灌浆所用矿渣水泥易被地下渗流带走。为了增强帷幕防渗能力，1994年钻孔191个，对帷幕进行补强灌浆，共耗用水泥11500 kg。灌后检查帷幕体的透水率均小于1 Lu，同时对154个排水孔进行扫孔，但处理后仍有12个坝段扬压力超限，至2007年超限坝段增加到17个。实践表明，该坝仅依靠增强帷幕防渗能力并不能有效降低坝基扬压力，目前正计划对现有排水孔扫孔的同时，有针对性增打排水孔。

3.2 施工

坝基防渗帷幕的施工质量直接关系到坝基渗控效果和耐久性。云峰大坝帷幕质量较差是一个突出事例，该坝帷幕灌浆组织比较混乱，不仅灌注时间长，中途还停机，水泥有结块现象，灌后55个坝段有23个坝段扬压力超限。1976年开始补强灌浆，历时12年取得效果，1988年坝基渗漏量降为1975年的55%，扬压力超限坝段降为5个坝段。以下是两个比较突出且较普遍的问题：①帷幕钻孔施工为隐蔽工程，孔斜控制是决定幕体连续性的关键工序。池潭、桓仁、八盘峡、新安江和陈村大坝都曾因部分坝段孔斜合格率低，没有形成完整的幕体，其中陈村大坝较为严重，成为帷幕不能满足设计要求的主要原因之一。该坝帷幕钻孔施工时单纯追求进度，操作方法不当，有的孔斜达4°～5°，个别孔甚至达9°40'，建基面以下一定深度的幕体严重不连续。7～17号坝段主、副帷幕和加强帷幕灌浆完成后，仍有30%～50%的孔段透水率达1～5 Lu，个别达13.2 Lu。后来该坝具体规定，孔深20 m、40 m、60 m、80 m时，孔底最大偏差不得超过0.2 m、0.7 m、1.2 m、1.7 m，并在施工操作时加以严格控制。②蓄水条件下进行帷幕灌浆，由于受到地下动水的影响，若不能排除其干扰，将难于保证灌浆质量。新安江大坝1959年蓄水运行，1962年对20号坝段帷幕补强灌浆时，虽然混凝土与基岩接触面耗灰量大，为平均单耗的两倍，实际上水泥浆液受地下渗流影响，水泥结石并未能将微细裂隙堵塞，因而灌后扬压力仍然偏高。桓仁大坝1967年蓄水运行，1968年对11号、12号坝段帷幕补强灌浆后，当时扬压力有所下降，但4个月后扬压力系数又高达0.5，说明浆液与岩体胶结不良，隔一定时间又被冲开。陈村大坝1970年蓄水运行，1974年7～17号坝段丙凝补强灌浆时，实测幕区渗透流速为53.4～96.6 m/d。为了保证灌浆质量，防止丙凝浆液窜入幕后层面裂隙和排水区中，恶化抗滑条件，灌浆前对钻灌方式、灌浆压力、灌浆待凝时间、浆液浓度变换等做了大量试验研究，终于达到补强灌浆目的，为大坝蓄水具有地下动水条件下的帷幕灌浆积累了宝贵的经验。

坝踵附近基础开挖和坝体混凝土施工浇筑中的重大失误对坝基渗控效果和耐久性也会产生严重影响。湖南镇大坝蓄水不久，12号坝段帷幕高水位运行时失稳是一个典型事例。该坝1979年初蓄水运行，1983年4月21日12号坝段灌浆廊道渗漏量突然大幅度增加，约为上年度相近库水位时的6倍，随着库水位上升渗漏量不断增大。6月份当库水位自蓄水以来首次超过正常蓄水位时，渗漏量超过50 m3/d，渗漏量最大的排水孔达32.83 m3/d，在这期间，幕后扬压力测孔水位逐渐上升，有的扬压力系数超过设计采用值。通过帷幕前和帷幕后扬压力测孔间的连通试验证实，帷幕前后渗水连通性好，坝基面以及浅层基岩部位的帷幕已经损坏，成为渗漏通道。随即采用水溶性聚氨酯对坝基面附近帷幕进行补强灌浆，渗漏量大幅减少，但帷幕前扬压力测孔水位仍基本与库水位齐平。施工复查表明，12号坝段坝基渗流异常突变与以下因素密切相关：坝基附近基础开挖时有20多m2缓倾角覆盖层未撬挖，浅层基岩渗透性强；坝踵部位基础薄层混凝土浇筑时，受附近开挖放炮震动影响，混凝土与基岩面粘结较差，坝基面渗透性强。12号坝段为后期施工导流过水缺口，长期间歇后曾连续浇筑混凝土高达51 m，一、二期冷却工作未能跟上，甲、乙块之间纵缝张开达1.0 mm，使坝踵部位垂直应力受到损失，这些重大缺陷致使帷幕前坝基面和浅层基岩成为渗流通畅的薄弱环节。蓄水运行仅4年多时间，在首次正常蓄水位作用下（作用库水头约100 m），坝基面附近帷幕就产生渗透破坏，造成大量渗漏水和扬压力上升。

3.3 运行

坝基水泥帷幕是利用水泥结石对基岩中的裂隙、断层进行充填而形成的防渗体。在地下渗流长期作用下，水泥结石中的CaO被溶解析出，形成Ca(OH)2，随渗水带走，水泥帷幕的防渗能力将日趋减弱，这是一种常见现象。20世纪60、70年代，新安江和丰满大坝曾对帷幕溶蚀程度和耐久性做过量化分析。新安江大坝根据1969～1973年灌浆廊道内20个孔的析出物资料，推算得出4年中帷幕水泥溶蚀量约为4.6 t，按水泥中30%的钙离子被溶蚀即认为水泥帷幕失效，估算该坝帷幕平均寿命约为33.7年。丰满大坝1973年帷幕溶蚀带走的水泥约14.3 t，而1957～1974年平均每年帷幕补充灌入水泥只有7.2 t，即入不敷出。量化分析结果不仅推动了这座坝的帷幕补强灌浆工作，并引起工程界对帷幕溶蚀损害的广泛重视，许多坝相继开展坝基析出物分析，及时对帷幕补强灌浆，有的坝选用磨细水泥和抗溶蚀水泥，取得了比较显著的效果。随着运行时间的延长，对帷幕溶蚀危害程度的认识逐渐深入。实测资料表明，一般情况下，地下渗流对帷幕既有溶蚀损害作用，也有携带微细颗粒充填作用，两者作用的综合效果，每座坝可能各不相同，但仅按水泥溶蚀量估算其寿命，只能是一个参考值。新安江大坝为了及时了解帷幕防渗能力衰减情况，1991年和2007年曾分别钻孔71个和44个，对主帷幕进行压水检查。对比两次检查结果，随着时间的推移，帷幕总体防渗质量没有削弱，而在这16年中未对主帷幕做过全面补强，只个别部分做过处理。如前所述，该坝坝基渗漏量逐渐减少，2009年坝基仅4孔扬压力超限，且都位于左、右两侧坝段，多方面的资料证实，该坝帷幕整体耐久性较好。

地下水中所含硫酸盐是否对坝基混凝土产生侵蚀破坏，进而影响坝基渗流稳定，这是人们关注的一个重要问题。当硫酸盐（Na2SO4）与混凝土中的Ca(OH)2反应生成CaSO4时，产生第一次体积膨胀，CaSO4又与混凝土中的C3A反应生成硫铝酸钙，产生第二次体积膨胀，巨大的膨胀力导致混凝土胀裂、变酥，甚至成为粉末状。盐锅峡、八盘峡、刘家峡和纪村大坝都曾受到不同程度硫酸盐侵蚀破坏。盐锅峡大坝库水的硫酸根离子含量达5000～6000 mg/L；八盘峡坝址区地下水中硫酸根离子含量在2000 mg/L以上，闸坝段在4000 mg/L左右，左坝头在8000 mg/L左右，左岸山头处高达12300 mg/L。这两座坝运行不久，基础廊道混凝土底板、排水孔附近混凝土侵蚀破坏严重，水工金属结构也遭到严重腐蚀破坏。为了深入全面了解硫酸盐对坝基面混凝土和帷幕的侵蚀情况，20世纪90年代初，这两座坝采用钻孔取样试验研究和电子显微镜观察等方法做了仔细检查，结果表明，基础面混凝土与基岩结合基本良好，混凝土强度没有下降，坝基面接触带压水试验透水率小于1 Lu。电子显微镜微观检查发现，混凝土的微小孔隙内只有初始阶段的硫酸盐结晶体。检查结果表明，这两座坝经过25～30年的运行，坝基面混凝土遭到硫酸盐的侵蚀轻微，远未达到肉眼可见的侵蚀程度，对混凝土强度和坝基帷幕没有实质性影响。这两座坝的检查结果说明，在混凝土与基岩接触良好、不具备膨胀空间、渗漏量微小的情况下，硫酸盐的侵蚀破坏是非常缓慢的。