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裂隙岩体渗流作为一个重要的科学研究和工程应用问题，得到了国内外学者的广泛关注和研究，其必要性体现在许多应用学科的进一步发展和一些重大实际工程问题中。裂隙岩体研究的难点和热点是渗透系数的求取和渗流模型的选取。本文以卡基娃水电站水库渗漏量计算为例，研究了坝区地质构造概况，水文地质条件，并重点研究了坝区基岩裂隙的发育规律，渗透系数的求取和渗流场的模拟。
岩体裂隙的发育和分布受多种因素的影响，表现出既具有随机性又具有确定性。岩体裂隙发育和分布规律的研究方法主要有统计概率模型法和非确定模型法。统计模型方法，即直接对岩体裂隙的现场大量调查与测量，观测数据的统计拟合获得表征结构面的几何特性参数。非确定性的概率模型方法，即通过有限露头及有限数量结构面的调查与测量，获得具有代表性结构面参数概率分布模型，对裂隙几何特征参数进行估计，采用随机模拟方法(通常采用Monte-carlo模拟)对结构面分布进行三维模拟，获得结构面随机分布模型。同样，受裂隙发育和分布的影响，岩体的渗透系数也表现出同样的随机性和确定性，目前求取渗透系数的方法主要有野外现场试验法，裂隙测量法，反演法和裂隙网络渗流数值法。裂隙岩体地下水渗流数值模型主要有三种：等效连续介质模型、离散裂隙网络模型、裂隙-孔隙双重介质模型。后两种模型由于可以精确刻画裂隙岩体的渗流情况，近年来发展很快，但目前仅使用小范围研究对象。而等效连续介质模型将岩体等效为连续介质，无论在理论上还是在求解方法上均有成熟的基础和经验，使用于发育密集的大范围研究对象。
本文对裂隙的几何参数，包括产状、迹长、隙宽和间距分别进行了统计，用统计学方法得出了裂隙发育和分布的一般规律，并应用非确定性模型法，在室内再现了坝区岩体裂隙网络。应用现场压水试验法和几何参数法求取了岩体的渗透系数，为坝区基岩地下水渗流场的模拟给定了参数，通过分析渗透系数的尺度效应和对典型单元体的求取，应用等效连续性介质模型对坝区基岩地下水渗流场进行了模拟计算。得出了以下结论：
1、坝址区为层状含水岩组，岩层透水性的特点是奥陶系下统人公组(O1r)厚层状透水岩层与弱透水岩层互层，主要透水层为O1r2和O1r4两个亚层，主要岩性为变质石英砂岩夹千枚质板岩，弱透水岩层O1r3中夹薄层砂岩透水层；岩层总体上随埋深加大渗透性明显减弱。
2、坝址区地下水主要接受出露区降水补给和近坝址区高山汇水区地下水补给，补给条件较差，补给量不大。降水沿地表风化裂隙及近于垂层的陡倾角卸荷裂隙入渗，入渗后的地下水主要沿层运动，在排泄区穿越相对隔水岩层，自下而上运动，因此，在木里河(区域侵蚀基准面)下方，含水岩层“局部”为承压含水层的特征。
3、坝区裂隙按照其规模、延伸长度和成因可以分为四级：
Ⅱ级结构面——断层，断层延伸大于200m，破碎带宽度从几十厘米～几百厘米不等。
Ⅲ级结构面——层内错动带，陡倾角错动带延伸长度为60～70m，大者可达200m；中缓倾角错动带延伸长度为50～60m，大者可达100m。
Ⅳ级及部分Ⅴ级结构面——大裂隙和小裂隙。大裂隙长度一般数十厘米至20～30m，小者仅数厘米至十几厘米，这类裂隙无充填和充填物较薄。小裂隙为微结构面，无充填或充填物较薄，隙宽很小。其中大、小裂隙的发育既具有随机性也具有规律性；即大、小裂隙的发育基本受区域地质构造的影响，表现出较强的优势结构面特征，同时在优势结构组内部裂隙的发育则表现出较强的随机性。
4、根据野外实测资料显示，坝区基岩裂隙主要发育以下几组：(1)左岸：①110～140°∠65～90°②280～320°∠75～90°③10～40°∠35～50°；(2)右岸：①120～145°∠70～90°②305～320°∠75～90°③10～50°∠30～40°④90～110°∠75～90°。其中以走向为NNW和NNE组最为发育。
5、分别对裂隙几何参数进行统计，得出以下结论：(1)迹长：左右岸裂隙以＜1mm的极短裂隙和1～3m短裂隙为主，并随埋深的增大，裂隙的迹长表现出先增大后减小的趋势。(2)隙宽：总体看来，左、右岸平硐测点裂隙隙宽统计规律一致，以隙宽<0.1mm裂隙和隙宽0.25～0.5mm裂隙为主，隙宽＜0.5mm裂隙占95.1％～97.8％，属于密闭裂隙。右岸大隙宽裂隙较左岸发育，左右岸硐内测量隙宽总体上随埋深的增加而变小，同时局部出现振荡。(3)间距：坝区岩体裂隙间距以宽间距(0.6～2.0m)为主，占52.94％，很宽间距与中等的间距也较发育。裂隙发育密度随埋深增大基本不变。
6、裂隙几何参数统计得出：裂隙的产状可用Fisher分布，Bingham分布，Bivariate Fisher分布等形式描述，本文采用Fisher分布描述，迹长符合正态分布，隙宽符合对数正态分布，间距符合负指数分布。
7、裂隙岩体渗透系数特征：(1)压水试验成果表明，渗透系数随着埋深的增加而减小，这是由于随着地层埋深的增加，风化、卸荷作用逐渐减弱，而地应力不断增大，裂隙的张开性随埋深逐渐变差，直至闭合。当埋深大于100m，渗透系数逐渐稳定，大都在0.04m/d，岩体渗透性较弱，随埋深的增加各向异性减弱，并趋于各向同性。坝区试验段渗透系数呈对数正态分布，为更好刻画与描述层状渗透性随深度变化，我们按照出现的概率和埋深的关系，将渗透系数划分为多级次域。(2)渗透张量计算结果显示，渗透系数值和随埋深变化趋势和压水试验基本一致，验证了压水试验结果的可信性。坝址区层状含水岩岩组顺层渗透性差异不大，垂层表现出岩体渗透的各向异性，各向异性系数K1/K3一般在2～30之间，随埋深的增加各向异性减弱，并趋于各向同性。经计算分析，坝址区地层测点综合渗透张量随埋深的加大而明显减小，当地层埋深达90m以下时，测点综合渗透张量K0小于0.2m/d。
8、裂隙岩体渗透系数表现出很强的尺度效应，不同统计尺度，所统计得到的裂隙几何参数发育规律是不一样的，通过对裂隙渗透张量随范围增大计算结果显示，裂隙渗透张量随试验尺度增大而波动，并求出了典型单元体的体积为30*30*30m3。
9、由于满足典型单元体的存在和渗透张量对称的条件，应用连续介质模型对基岩裂隙地下水渗流场进行了模拟，本文采用了地下水模拟程序“Visual MODFLOW3.1”，分别模拟了坝区天然条件下渗流场和蓄水后渗流场特征，对原设计防渗方案和优化设计方案进行渗漏量计算，结果表明，原设计方案可以满足防渗要求。
本论文较系统的研究和总结了基岩裂隙地下水渗流场模拟计算的一般方法，应用多种方法计算了介质的渗透参数，提出了确定裂隙岩体典型单元体的渗透张量计算方法。