梯形渠道混凝土衬砌冻胀破坏的力学模型探讨

通过对梯形渠道混凝土衬砌冻胀破坏特征的分析及总结前人的相关研究成果,提出合理的简化和假设,并在此基础上建立了一种梯形渠道混凝土衬砌冻胀破坏的力学模型。通过该模型可计算渠道坡板和底板的各控制内力及应力,并估计可能发生胀裂的位置,提出了对渠坡衬砌板所受法向冻结力的计算方法。     

梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究

近年来复合土工膜与混凝土板相结合的复合衬砌防渗渠道得到了广泛应用。复合土工膜是一种薄型、连续、柔软的防渗材料,其防渗特性已有大量研究成果,但对复提合衬砌渠道的力学特性还缺乏研究。针对梯形断面渠道,建立了复合土工膜混凝土衬砌渠道的冻胀破坏力学模型,提出了衬砌板内力表达式及厚度验算公式。分析梯形复合衬砌渠道冻胀破坏的影响因素,结果表明,加入复合土工膜后削减了冻土对衬砌板的切向约束力,能起到防冻胀破坏的作用。     

寒旱区梯形渠道衬砌冻胀破坏数值模拟

针对刚性衬砌渠道冻胀破坏问题,选取宁夏盐环定扬黄灌区衬砌渠道为研究对象,在考虑相变及水分迁移模型基础上,考虑高地下水位对冻胀的影响,建立考虑水分迁移及地下水影响的数学物理模型,并采用Comsol Mutiphysics有限元软件对梯形渠道混凝土衬砌进行冻胀数值模拟,分别从温度场、位移场和应力场对刚性衬砌渠道冻胀破坏等方面进行了研究分析。结果表明:阴坡、阳坡冻胀量较大,渠底较小,渠底中部、渠坡1/3坡板长度处冻胀量分别达到最大值。渠底中部的法向冻胀力较小,两边逐渐增大,阴坡、阳坡的法向冻胀力分布均匀;渠底的切向冻结力成线性分布。阴坡、阳坡靠近坡脚处切向冻结力较大,左、右两端坡顶处切向冻结力较小,渠底衬砌板和两侧衬砌板属于压弯组合变形构件。     

砂卵石换填对渠道衬砌抗冻胀效果影响的试验研究

渠道抗冻胀破坏设计具有重要的理论意义和工程应用价值.此次研究通过某灌区支渠现场试验,探讨了砂卵石换填对渠道衬砌抗冻胀效果的影响.结果显示,砂卵石基土换填可以对冻胀量产生明显的控制作用,且砂卵石的粒径在6～8 cm时的效果最佳,建议在工程设计时选用.     

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.     

衬砌渠道抗冻胀分析

通过对衬砌渠道进行实例计算,阐述了抗冻胀计算的规定、控制点的确定、需计算的内容,并对计算结果进行了分类和判断。     

道旭灌区衬砌渠道冻胀破坏原因及对策

对道旭灌区衬砌渠道冻害防治设计指标进行了介绍。分析了干渠衬砌段冻胀的破坏形式和影响因素。提出排水法、基土置换法、蓄水保温法等防冻胀处理措施,以及改变渠床基土体的基本结构以保证土体非冻胀性的建议。     

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。     

大型输水明渠抗冻胀有关问题的初步探讨

我国已建或在建的大型输水明渠渠坡和渠基一般为含细颗粒的土体，并且渠道多采用混凝土衬砌，在季节性冻土区，渠坡和渠基土体易发生冻胀致使渠道混凝土衬砌结构出现冻胀破坏，因此不可避免地需采取抗冻胀措施以确保工程过冬安全。本文针对大型输水明渠渠道工程，对渠道衬砌为主的建筑物抗冻胀有关问题进行初步探讨。     

季节性冻土地区衬砌渠道冻胀及防治措施

渠道冻胀及其防治问题是我国北方灌区渠道工程中的一个重要问题，文中从渠基土的冻胀性能、地下水位的埋深、渠道衬砌材料和结构及渠道走向等四个方面，较深入地分析了产生渠道冻胀破坏的机理，总结了各地近年来渠道冻胀的研究成果，提出了渠道冻胀防治的各种措施，对渠道防渗防冻胀工程建设具有参考价值，并指出今后应进一步开展研究的若干问题。     

寒区弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的尺寸效应研究

为探明地下水埋深、冻深及渠深对冻土地基上弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的影响规律,依据毛细理论将渠道冻胀分为封闭系统、半开放系统和开放系统;基于冻土水热力三场耦合理论,利用多场耦合软件COMSOL Multiphysics模拟研究了30组不同尺寸衬砌渠道的冻胀位移场和应力场。结果表明:规范建议的衬砌厚度内,渠道规模越大越窄深、冻深越大、地下水埋深越浅,则衬砌渠道冻胀破坏越严重。封闭系统,中小型衬砌渠道为渠底中心下表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂;半开放系统,中小型渠道为渠底中心上表面拉裂,大型渠道为渠底中心上表面和坡脚下表面拉裂;开放系统,小型渠道为渠底中心上表面拉裂,中型渠道为坡脚上表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂。该研究揭示了渠道衬砌冻胀破坏的尺寸效应,对弧底梯形衬砌渠道抗冻胀设计及衬砌结构合理设缝具有指导意义和定量化参考。     

大U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏的力学模型探讨

通过对U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏机理的分析,提出了U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏的力学模型,并解出了渠坡直线段和圆弧段控制内力及最大拉应力,结合混凝土板抗裂条件给出了冻胀力、胀裂部位、冻胀抗裂衬砌板厚度及抗冻胀破坏验算的一系列计算方法.     

围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度与温度应力的影响研究

为了研究围岩温度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响规律,确保长距离输水隧洞的安全运行,以某水电站无压输水洞为研究对象,采用三维有限元温度场与徐变应力场仿真计算平台,对20、40、60、80℃围岩温度情况下的输水洞施工期及运行期进行仿真模拟.分析围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度场和徐变应力场的影响,并研究了浇筑温度对高围岩温度...     

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。     

聚氨酯保温板在哈达山输水干渠中的应用研究

哈达山水利枢纽工程干渠采用聚氨酯保温板作为渠道衬砌的防冻材料。由于该干渠地处严寒地区,渠床多为强冻胀土,渠道沿线地下水位高,冻胀问题非常突出。为了确保输水干渠衬砌设计的科学、可行,以及输水干渠的长期安全运行,对此进行了渠道衬砌防冻胀试验。通过对不同厚度的保温板减少冻胀破坏的效果进行研究,可以有效地减少冻胀作用对渠道刚性衬砌材料的破坏,确保衬砌的稳定,保证渠道运行安全。说明采用聚氨酯保温板防冻方法技术可靠,经济合理,可以在水利工程中进一步推广应用。     

基于历法的冬季输水气象特征指标相关性研究

气象是长距离输水渠道冬季安全运行的重要影响因素,预测影响冰情产生和发展的冬季输水气象特征指标是实现渠道冬季安全高效输水的一个重点。通过探索中国传统历法在辐射、气温分析中的作用,以南水北调中线北段沿线邢台站、保定站和北京站为研究对象,对比不同历法下入冬前气温与冬季输水气象特征指标间相关性的优劣,并利用LSTM预测模型对公历、干支历和阴历3种坐标系下冬季输水气象特征指标进行预测,来研究不同历法对冬季输水气象特征指标分析和预测的影响。结果表明：阴历坐标系下入冬前气温与冬季输水气象特征指标相关性更强;采用阴历在构建气象、冰情预测模型的过程中,较公历、干支历具有显著的优越性,可显著提高预测模型的准确性。     

季节冻土区梯形混凝土渠道冬季停水与过水运行方式对温度场的影响研究

针对西北地区输水明渠易发生冻胀破坏的问题,依据热传导和水分迁移理论建立冻结期渠基土温度场,以分析渠道内过水对温度场分布的影响为目标,以新疆玛纳斯河四级水电站引水渠为典型案例,应用有限元软件进行温度场的模拟,并将结果与相关文献中的数据及破坏类型进行比对,验证模拟的合理性。结果表明:渠道内是否过水对渠道的温度场有显著的影响,主要是其温度场的分层发生变化且其温度线也出现了强烈波动。经实地观察发现,输水明渠渠基土体易产生较大的冻胀变形导致衬砌板胀裂、隆起及滑塌等破坏十分严重的位置与模拟中温度场发生变化的位置基本一致,且满足误差要求。用冻结期渠基土温度场变化来预测输水明渠发生冻胀破坏的准确位置具有很大的参考价值。     

宁夏引黄灌区渠道砌护对生态环境的影响分析

随着灌区节水工程的实施，渠道的渗漏水量减少，对地下水的补给水量也减少，针对是否会产生自然植被衰竭、湿地萎缩、生态退化等一系列生态环境问题，本文通过大量的试验观测数据，从生态系统的基本功能、生态与地下水位、渠道渗漏水量、地下水动态变化等角度，分析探讨了渠道砌护节水对自然植被、湖泊湿地、土壤盐溃化等方面的影响，为灌区渠道砌护节水工程的进一步实施提供决策依据。