基于ABAQUS软件的矩形渠道冻胀数值模拟

新疆阜康地区在冬季土体冻融环境影响下,渠道衬砌易开裂、坍塌,研究冬季渠道衬砌的冻胀破坏机理十分必要。采用高分子合成材料EPS(发泡聚苯乙烯)颗粒轻质土垫层作为渠道的保温措施,分析不同掺量EPS颗粒轻质土垫层情况下土体的温度场及位移场。     

宁夏灌区渠道苯板防冻胀效果及合理厚度研究

为探究聚苯乙烯保温板在宁夏引黄灌区混凝土衬砌渠道中的防冻效果以及铺设厚度,选取东西走向的秦渠和南北走向的良田渠两处典型试验段,进行了无保温板与铺设不同厚度保温板对渠道冻深影响的对比试验。通过对渠道断面不同部位测点原位冻深观测数据的分析,得到渠道阴(阳)坡坡面和渠底保温板铺设厚度及阴(阳)坡坡脚防冻衬砌结构型式、保温板厚度与渠道冻深之间的关系、不同厚度保温板削减冻深值。试验结果表明,聚苯乙烯保温板削减渠基土冻深效果明显。提出了不同走向、不同部位渠道防冻胀型式及聚苯乙烯保温板铺设厚度的建议。     

L型渠道结构冻胀数值模拟分析

新疆阜康地区的渠道系统在冬季低温环境下易开裂、坍塌,为保证渠道系统安全过冬,采用4%高分子合成材料EPS(发泡聚苯乙烯)颗粒轻质土垫层作为渠道的保温材料,运用ABAQUS软件,对L型渠道结构在采用保温措施条件下冻融循环后的残余变形、L型渠结构的应力分布特征进行了研究。     

灌区田间渠系水工建筑物循环冻胀机理试验探究

高分子聚合物颗粒轻质土中,原料黏土取自三江平原青龙山灌区田间配套支渠堤坝。由低液限黏土、粉煤灰、减水外加剂、硅酸盐水泥、水、高分子聚合物颗粒按选定比例混合,经搅拌机械翻拌成混合料。这种混合料具有密度比小,热效率传导慢,热效阻隔强和保温效果优等特点。为了深入探究预防冻胀破坏成因成效,拓展预制混凝土矩型槽在渠道应用条件,利用模拟冻融循环试验,对颗粒轻质土的保温效能及预防冻胀破坏进行实测和论证,为颗粒混合轻质土在三江平原季节冰冻地区的典型推广确定理论依据和使用方法,使灌区田间配套渠系水工建筑物在季节冻胀区的冻胀损坏降至最低。     

聚苯乙烯泡沫板在渠道防冻胀中的运用

从经济、技术、防冻胀效果三方面论述了双塔总干渠改建工程采取的现浇C20钢筋混凝土矩形明渠、预制C20混凝土板衬砌＋砂砾石垫层弧底梯形渠、预制C20混凝土板衬砌＋聚苯乙烯泡沫板弧底梯形渠3种不同的衬砌形式,提出聚苯乙烯泡沫板在渠道防冻胀中运用的优势。     

宁夏灌区渠道防渗衬砌工程防冻胀技术研究与应用

在多年试验研究的基础上,总结影响渠道防渗衬砌冻胀破坏的主要因素：地下水埋深、渠床基土水分、渠床土质、渠床基土温度、衬砌结构型式及材料、渠道走向对衬砌渠道防冻胀的影响,提出选择合理断面形式及衬砌结构、膜料复合衬砌、换填弱冻胀性土、隔热保温等削减或适应冻胀的措施。     

南水北调中线工程总干渠(河北段)混凝土衬砌防冻胀设计技术

南水北调中线工程总干渠(河北段)混凝土衬砌防冻胀技术研究,发现了适合于浅层季节冻土区的冻结冻胀规律,建立了以工程地点水文地质条件和邻近气象台站气温资料为计算依据的冻深、冻胀量计算经验公式及三种保温层厚度计算方法,依据不同渠道混凝土衬砌结构的防冻胀效果,提出以允许不均匀变位系数和允许法向位移量作为渠道衬砌抗冻胀稳定性的要求条件以及典型衬砌结构的允许不均匀变位系数.在汇总试验研究成果的基础上,通过对中线工程总干渠沿线气候、水文地质、走向、环境等因素的综合分析,并结合已有的两个抗冻规范,提出适合于总干渠(河北段)混凝土衬砌防冻胀设计技术.     

考虑预制混凝土“设缝”作用的梯形渠道冻胀机制影响研究

寒区衬砌渠道输水能力下降主要是由常年冻融作用下衬砌结构发生冻胀破坏所致,针对渠道衬砌结构冻胀破坏问题提出渠坡板纵向设缝的抗冻措施与数值分析方法。本文通过将渠道衬砌板与冻土视为整体处理的方法构建混凝土衬砌渠道热力耦合冻胀模型,以甘肃省景泰灌区某混凝土衬砌渠道为研究对象,考虑不同设缝措施与纵缝填充的接触本构对3种工况进行抗冻影响因素分析。结果表明：渠底深部基本不受渠道整体几何边界的影响,但渠道边界尺寸和基土热流分布均对基土上部温度场变化具有显著影响。渠道阴坡、渠底和阳坡最大冻深分别为86.3、67.5、58.2 cm。通过合理设缝措施可使渠道阴坡法向冻胀力降低40.7%、底板冻胀量减小63.5%、切向冻胀力降低43.8%,使渠道断面冻胀分布趋于均匀,且模型分析与实测结果相符,表明本文构建模型的合理性。研究结果可为长距离输水渠道数值计算提供理论依据。     

NE45°混凝土衬砌渠道抗冻胀设计特点

结合塔里木河流域工程实例，研究北方寒区工程地下水埋深与混凝土衬砌渠道设计冻深的关系，进行衬砌结构抗冻胀稳定计算，确定相应的抗冻胀措施。计算结果表明，渠道设计冻深随地下水埋深与基础之间垂向距离的增加而增加，但当相对距离大于2?m后设计冻深增长缓慢；设计冻深与工程区标准冻深值成正比；基础冻胀量随工程区地下水埋深与基础之间垂向距离的增加而递减；NE45°混凝土衬砌渠道阴坡冻胀量最大。     

渠道冻胀模拟试验及衬砌结构受力分析

本文介绍了渠道冻胀模型的设计、制作和试验方法 ;提出了模型试验结果能较好地反映原型渠道的冻结、冻胀特征和规律、模型与原型的冻深、冻胀量呈线性相关 :Hp=1 .51 Hm-51 .2 1、hp=2 .0 2 hm- 3.59,冻胀强度与冻前含水量的关系式同《冻规》中的计算式吻合一致 ,采用渠道冻胀模型试验研究方法 ,认识解决渠道冻胀有关问题是可行的 ;并根据冻胀量在渠道断面上的分布情况 ,对衬砌形式进行受力分析得出 :小 U形渠、弧底梯形渠和弧形坡脚梯形渠的衬砌形式较优 ,梯形渠或大 U形渠的衬砌形式容易产生冻胀破坏     

苯板厚度对混凝土衬砌渠道基土冻胀的影响

为探明辽宁地区中小混凝土衬砌渠道铺设苯板的抗冻胀效果及保温机制,在开原灌区建立了冻胀试验场,对铺设不同厚度苯板渠道的含水率、冻胀量、冻深和地温变化规律进行分析,得出铺设苯板可以减小基土冻胀率的变化幅度,延缓冻胀历程,减小冻结速率的结论.该试验能够为辽宁地区中小混凝土渠道衬砌选用苯板保温提供参考.     

季节冻土区梯形混凝土衬砌渠道冻胀预测研究

依据热传导和质量迁移理论,建立渠基冻土温度场、水分场和应力场耦合数学模型,分析了影响季节冻土区渠基土体冻结的核心因素温度和水分运移量,提出以冻结期渠基土体温度和水分迁移量为变量,建立渠基土体冻深和冻胀量预测模型。借助于季节性冻融条件下梯形混凝土衬砌渠道原型观测成果,观测了冻结期渠基以下5 cm处土体温度以及水分迁移量,研究了季节冻融渠基温度和水分运移及其诱发的冻深发展和冻胀变形的变化。经检验,预测曲线与实测曲线基本一致,且满足误差要求,用冻结期土体温度和水分迁移量来预测冻深、冻胀的方法准确可行。     

板缝结构对U形衬砌渠道冻胀响应的原位监测

为探索季冻区防渗衬砌渠道混凝土板缝对冻胀变形的影响,选取宁夏引黄灌区青铜峡市沙湖村高标准农田建设项目区混凝土衬砌渠道作为试验点,在同一条渠道相近渠段上对传统多拼式U形混凝土衬砌渠道的板缝结构和经过加固处理消除板缝影响的无板缝结构进行原位监测试验,并分析处理一个完整冻融周期内两种结构的冻胀量、法向冻胀力的监测数据。结果表明:在土壤温度和土壤含水率相近情况下,消除板缝影响的无板缝U形混凝土衬砌结构冻胀量均小于传统多拼式U形混凝土衬砌结构的,且前者的法向冻胀力分布更均匀。     

汾河灌区现浇混凝土渠道衬砌冻胀试验研究

冻胀破坏是渠道工程建设和管理的重要制约因素,对弧形坡角梯形现浇混凝土渠道冻胀过程进行原型观测试验,通过统计试验场气温、渠基土含水率和渠道观测点位移量,分析渠床冻深、刚性衬砌层变形及受力变化原因,初步探究了渠道衬砌层冻胀破坏变形的产生机理并提出了相应的建议。     

农田灌排渠道装配式预制混凝土矩形渠及配套构件研发

为了满足农田灌排渠道过流能力需求,以水利部"948"计划项目为背景,研制开发了整体式预制混凝土矩型渠7个系列产品和拼接式预制混凝土矩型渠5个系列产品。该产品不仅能够替代传统的U型槽和梯型槽,还具有更多的优点。本文介绍了整体式预制混凝土矩型渠及拼接式预制混凝土矩型渠的尺寸设计,水力计算以及配套构件,如能快速的推广和应用到大规模的农业节水工程中,将会全面提高水土资源利用效率和效益,切实地解决农业节水的短板问题。     

冬季渠道防冻胀聚苯乙烯保温技术状态分析

聚苯乙烯保温技术是近年应用渐多的一种寒区渠道冬季防冻应用技术。参考工程案例,借助ANSYS工程模拟计算系统,围绕冻深与温度场、砌衬板上应力与应变等重点技术参项,对冬季渠道防冻胀聚苯乙烯保温重点技术状态开展专题数理模拟分析探究,探究该技术工程应用条件下的冻深与温度场、砌衬板上应力与应变的重点技术状态规律,以期为同类渠道防冻胀应用提供研究和技术参考。     

灌区梯形渠道EPS保温板非等厚铺设抗冻胀数值模拟分析

灌区渠道衬砌冻胀破坏一直是困扰其健康发展的难题,文章针对季节性冻土区弧底梯形渠道,采用非等厚EPS保温板铺设方法,利用有限元软件ADINA瞬态温度模式,对其温度场进行了数值模拟研究,并探讨了不铺设苯板、均布铺设8cm厚苯板和不等厚铺设苯板三种状态下渠道温度场的变化规律。结果表明:根据渠道阴坡、阳坡以及渠道不同设计冻深选取相应厚度的EPS保温板,不仅能达到抗冻胀的效果,而且节省了材料,降低了整个工程的造价,是一种简单可行的工程措施。     

基于深季节冻土区抗冻技术研究与应用

针对深季节冻土区水利工程结构物冻胀破坏严重的问题,提出了冻胀破坏机理及稳定性模拟技术、膨胀土边坡破坏机理、改良及防护技术、输配水干渠工程不均匀冻胀破坏机理、水工抗冻混凝土冬期施工技术,以及新型防冻胀轻质混合土材料等,其技术研究成果在北部引嫩总干渠的建设中取得了较好的应用效果。     

冻土区渠道防渗工程冻胀的防治措施

季节性冻土区渠道防渗工程冻胀破坏的防治措施，可根据不同土质、不同地下水位、不同气温条件下产生的不同冻胀程度，分别采取降低渠基土壤含水量、防止外界水源渗（流）入渠基、降低地下水位等措施。也可通过选择合理断面型式及衬砌结构的方法来防治冻胀破坏，如果采用圆弧形底梯形断面、采用Ｕ型渠道、采用特殊结构型式等措施。还可采用砂换基措施来防治冻胀破坏     

渠道刚性衬砌防冻胀结构选择

渠道刚性衬砌冻胀破坏与基土冻胀的不均匀性、衬砌受到的约束及其抵抗或适应基土冻胀变形的能力等因素有关.选择防冻胀衬砌结构,应从降低基土冻胀的不均匀性、减少衬砌结构的约束条件、提高衬砌结构的强度和适应变位能力等方面考虑.通过对衬砌结构发生冻胀破坏的原因分析,针对渠道不同的水文地质条件和运用情况,提出相应的防冻胀衬砌结构.