防渗帷幕是岩溶区水电工程防渗堵漏成库的关键工程,作为地下隐蔽工程,在长期高压渗透的复杂水文地球化学环境下运行,其防渗性能的好坏至关重要。本文从两个方面分析研究贵州岩溶区具有一般代表性的水电工程防渗帷幕运行可靠性。以CaCO3为主的白色钙质析出物是岩溶区水电工程帷幕灌浆廊道中的常见物质,论文在析出物已有研究基础上,运用控制变量思维,基于自然界中碳与工程设施中碳组分的关系、碳的不同物理状态、化学存在形式和特定同位素组成,开展大量室内和水电工程现场灌浆廊道中钙质析出物模拟试验、室内防渗帷幕模拟渗透试验和灌浆廊道现场测试取样试验。用碳稳定同位素检测分析法,从固-液-气三相物质间的相互联系,对比分析四类试验及其试验样品,并根据碳酸平衡和同位素分馏理论,研究岩溶区水电工程幕后白色钙质析出物来源、成因演变机制及其与防渗帷幕之间的关系。在合理概化水电站坝基水文地球化学模型基础上,根据化学热力学、化学动力学、地下水动力学、矿物溶解动力学与水文地质学等多学科理论结合推导出的求解水文地质参数的水文地球化学新方法,即联系达西定律采用水化学指标表达渗透系数的解析式;结合实际地质-水环境特征,充分考虑渗排水溶液中各组分类型及含量,计算坝址水环境中矿物方解石、白云石、石膏的饱和指数;确定径流条件,划分帷幕线坝址水-岩环境渗流场中由水文地球化学反应-迁移-分异所表现出的矿物溶解-沉淀分区;在不同分区里选用对应解析式,带入条件参数计算水电站复合坝基帷幕地质体的渗透系数;将计算结果与现场压水试验值和灌浆帷幕防渗控制值做对比,分析验证该方法在帷幕地质体上运用的适用性及合理性,并据此分析水电站防渗帷幕的渗透性。基于上述两方面研究结果,结合水电站工程地质条件、运行工况中出现的幕后渗水、高压、析钙等现象及水文地球化学环境特征,综合分析评价岩溶区D水电站运行工况下的帷幕防渗可靠性,为后续相关研究及水库安全提供可靠评价依据。通过研究得到如下主要结论:(1)岩溶区水电工程帷幕灌浆廊道内可视的白色钙质析出物主要源于帷幕水泥灌浆材料的水化产物Ca(OH)2。(2)岩溶区水电工程幕后白色钙质析出物是水泥灌浆帷幕溶出型侵蚀的表现,其形成过程主要是帷幕水泥结石的水化产物Ca(OH)2在渗水作用下溶解,被水流带出廊道环境形成碱性渗排水溶液,与空气中CO2反应形成Ca CO3沉淀;用化学方程式表示这一过程为:Ca(OH)2+CO2(g)+n H2O→Ca CO3↓+(n+1)H2O。(3)运用水文地球化学法计算岩溶区D水电站帷幕地质体的渗透系数,与对应位置现场钻孔压水试验所得渗透系数值对比,两种方法所得结果处于同一数量级,且两结果相差不大,又与现场环境指标有较好吻合。表明:计算水文地质参数的新方法用于坝基防渗帷幕渗透系数的求解具有可行性,可用该数据分析坝基防渗帷幕的渗透性状。(4)根据综合分析结果,位于岩溶区D水电站防渗线上的各异常区帷幕均表现出不同程度的侵蚀弱化,个别异常区帷幕侵蚀弱化较严重,需加强监测和预防处理。其中左岸异常区帷幕地质体以构造引起的机械侵蚀为主,伴以轻度溶出型侵蚀;坝基为轻微溶出型侵蚀;右岸厂房区在构造机械侵蚀可能性下以溶出型侵蚀为主;在不良地质构造条件下,右岸库区当前为溶出型侵蚀作用。而其他区域的幕后廊道中无明显异常现象,防渗可靠性良好。综合评价认为该水电工程帷幕整体防渗可靠性良好,约处于“中年期”,能满足防渗和水库正常运行要求。