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     

预制混凝土矩型渠防冻胀结构冻土力学模型试验研究

针对寒冷地区渠道冻胀问题,提出不同型式的防冻胀结构。通过不同垫层结构型式下的预制混凝土矩型渠道冻土力学模型试验,研究在冻融循环作用下预制混凝土矩型渠防冻胀效果。选取两种不同结构型式的矩型渠垫层,EPS颗粒轻质土垫层及砂垫层与常规试验土垫层做比较。对矩型渠的冻胀特性、温度场、冻胀量的变化趋势进行研究,结果表明:(1)冻融循环后,模型温度场变化均匀,没有温度夹层,热量传递均匀,最大冻深发生在升温阶段。(2)随着EPS颗粒轻质土掺量的增加,对冻胀量和冻深有很好的削减效果。(3)换填砂垫层可以起到抑制冻胀破坏的作用。     

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。     

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。     

盐渍土的冻胀特性及其对渠道的危害

本文在试验资料的基础上,对盐渍土的物理力学性质和冻胀特征,以及盐渍土的冻结冻胀机理进行了研究。并对盐渍土冻胀对渠道的危害进行了论述。本文指出,土壤的冻胀量与土壤含盐量有关,含盐量增大,冻胀量反而减小,非盐渍土的冻胀量最大。在含盐量相同的情况下,硫酸盐土冻胀量大于氯化盐土。盐渍土的冻结温度通常与土壤含水量有关,一般土温在-3～-5℃之间时,土壤冻胀量最大。此外,土壤冻胀量还与冻结速度和冻前土壤含水量有关。由于盐渍土的保湿性、可塑性低,使得其遇水后物理力学性质恶化,内坡产生冻胀,造成渠床不稳,渠道坍塌。     

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。     

渠道基土冻胀预报的研究

依据设有不同土质、不同地下水位、不同走向渠道的银川冻胀观测场的多年观测成果,提出了根据工程地点的地理位置、土质和冻前土壤水分或地下水位埋深,以及邻近气象站的气温或冻深资料,预报渠道各部位的冻深和冻胀量的方法、计算公式和图表。     

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。     

弧底梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型及其求解

针对弧底梯形断面渠道,考虑复合土工膜和渠基土壤的摩擦力,通过分析复合衬砌渠道的冻胀破坏机理,指出弧底梯形复合衬砌渠道坡板可简化为在冻胀力、冻结力、摩擦力共同作用下的悬臂梁,整个衬砌体属于压弯组合变形结构。通过适当的假设和简化,建立了弧底梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型,分别求出渠道坡板和弧形底板内力表达式,并对衬砌板的厚度进行验算。对比混凝土渠道,加入复合土工膜后,衬砌体产生允许范围内的冻胀位移量,使渠基土壤对衬砌体的有效冻胀力和有效冻结力减小,改善了衬砌体本身的受力状态,起到防冻胀破坏的作用,揭示了复合衬砌渠道防冻胀破坏的机理;对比梯形渠道,认为弧底梯形渠道坡板与底板整体结构性更强,反拱作用明显,更有利于渠道的防冻胀破坏。     

基于不同厚度苯板结构设计对渠道衬砌的保温试验

辽宁地区的灌区每年冬天渠道都会面临渠基土冻胀问题,而冻胀程度直接决定了渠道衬砌工程的使用年限。本文通过对灌区中苯板保温渠道衬砌结构和对比结构的试验观测,获得了有关灌区渠道衬砌地温、冻深及冻胀量变化情况的相关数据,经过对比分析,得到采用不同厚度的苯板材料衬砌下对渠基土地温、冻深及冻胀量的影响,并通过试验获得了灌区渠道适宜的苯板衬砌厚度,为灌区渠道衬砌工程设计提供了参考依据。