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。     

季节冻土区跨流域调水工程明渠衬砌结构型式探讨

我国多年冻土和冬季冻土面积占国土面积的75%,其中冻结深度大于0.5m的地区约占全国总面积的一半。北方季节冻土区大多干旱缺水,修建跨流域调水工程是必然选择。我国已建和在建的跨流域调水工程绝大多数采用明渠输水方式,输水渠道是跨流域调水工程的重要组成部分,合理选择渠道衬砌型式,确保输水明渠边坡稳定,既是工程建设期决定投资的重要因素,更是制约工程建成后运行安全、工程维修养护费用的关键因素。首次将渠基划分为主冻胀区和副冻胀区,从季节冻土区明渠衬砌的工程实践方面探讨了构建季节冻土区柔性护坡的衬砌体系。     

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。     

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。     

典型长距离调水工程冬季冰凌危害调查及分析

以某长距离调水工程为研究对象,基于原形观测资料分析渠道冬季冰情发展规律和存在的冰凌问题。介绍了渠道和建筑物布置特点、不同冬季气象特点和冬季输水运行方式,分析了流冰期、封冻期、开河期的冰情现象,不同年份和空间上的冰情分布特征,总结了长距离输水渠道冰情生消演变的基本规律。基于典型冬季渠道出现的特殊冰凌灾害,列举了冰塞、泵站前池水位下降、分水口流量降低、仪器设备读数失真、渠道衬砌冻胀等冰凌影响事件,分析了气象条件、水力条件和工程布置特点对冰凌危害出现的影响。从调度、工程措施出发,在不同冰期阶段,针对不同渠道和建筑物位置,提出集防、拦、扰、捞、排一体化的冰凌防护措施,为长距离输水工程冬季冰期安全高效运行提供技术保障。     

新疆地区混凝土渠道冻胀破坏影响及其防冻措施

新疆地区属季节性冻土区,未采取防冻胀设计和措施的输水渠道出现了较为严重的冻胀破坏,严重影响到输水渠道的安全运行,威胁灌区的农业生产安全。为防治新疆地区混凝土渠道冻胀破坏,本文在对该地区渠道进行病害调查的基础上,分析了渠基土体冻胀的影响因素,并提出了渠道防冻胀措施,对新疆及北方地区渠道建设有一定借鉴作用。     

下东岸干渠渠道抗冻胀方案比选及数值模拟

结合新疆下东岸干渠混凝土衬砌渠道施工项目基本情况,对渠道防冻胀方案方案进行比选,得出最佳防冻胀方案为渠基换填措施,现浇混凝土板下换填厚度取为33 cm,渠底浆砌卵石下换填厚度取20 cm。模拟结果显示,阴坡、渠基和阳坡的冻胀量分别为3.1 mm、6.8 mm、4.1 mm,未超过设计允许安全冻胀量,且渠道受力及应力分布情况均得到大幅度改善。     

北方灌区渠道防渗抗冻胀衬砌措施分析

我国北方地区因气候寒冷,灌区输水渠道初砌体因受冻胀作用而破坏严重,影响了工程的使用,并造成巨大的浪费。文章通过调查北方灌区内现有各级渠道的防渗防冻胀措施、冻胀破坏和老化失修情况,分析了造成渠道衬砌结构破坏的原因,提出适宜该灌区渠道的防渗防冻胀破坏衬砌措施。     

辽宁东港灌区渠道铺设苯板保温抗冻胀试验研究

为减轻北方冻胀区渠道衬砌的冻胀破坏,于2010年和2011年2个冬季,对辽宁省东港灌区进行了铺设苯板保温与对比段的渠道衬砌冻胀破坏观测试验,获得了渠道横断面不同部位冻胀量和渠基土地温变化的原位数据。经过对比分析,得到采用不同苯板保温厚度与渠道冻胀量及地温之间的变化关系,阐明了苯板结构在渠基土保温和削减冻胀量方面所具有的优越性。试验结果对类似地区新型渠道结构形式的设计和苯板保温技术的推广具有参考意义。     

新疆柳沟灌区南干渠抗冻胀计算及防冻胀材料的选择

新疆柳沟灌区属于季节性冻土地区,该区冬季衬砌渠道冻胀破坏相当严重,冬季能否正常引水,关键看是否有正确的抗冻胀计算和切实可行的防冻胀措施。文中根据《渠系工程抗冻胀设计规范》,在当地的水文地质和工程地质条件下,通过抗冻胀计算,从适应冻胀、回避冻胀、削减冻胀等角度,选择切实可行的防冻胀材料,以达到满意的工程使用效果。     

衬砌与无衬渠道温度场、观测对比分析

针对哈尔滨市万家干渠衬砌与无衬砌渠道,通过对其温度场与冻胀量进行了冬-春季的观测及变化分析研究,阐述了采取混凝土板衬砌措施处理的渠道可适当提高渠基温度,基础温度场相对稳定,并可适当减轻渠基土体的冻胀变形,利于维护渠道的整体稳定。     

南水北调中线工程渠道防冻胀结构选择浅析

1概述在季节冻土区,渠道刚性衬砌如不采取必要的防冻胀措施,常发生基土冻胀破坏。主要表现为衬砌鼓胀裂缝、隆起架空、整体上抬、板块错位,严重的还会造成衬砌破碎或滑塌。渠道衬砌的冻胀破坏,导致其失去防渗减糙作用,增大渠道输水损失,降低渠道水利用系数。通过渠道衬砌冻胀破坏调查与实     

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。     

基于ANSYS的混凝土衬砌渠道冻胀破坏有限元分析

我国农业用水量巨大,但是用水效率低,浪费现象严重,因此研究节水措施具有重要意义。混凝土衬砌输水渠道是我国农业灌渠的主要形式。我国国土面积的54%位于季冻区,混凝土衬砌输水渠道在冬季发生冻胀破坏,会严重影响防渗效果。从国内外研究现状出发,分析了混凝土衬砌渠道冻胀破坏机理及影响因素。研究表明,基土、温度场、湿度场、渠道走向均会影响冻胀破坏程度。     

衬砌与无衬渠道温度场、观测对比分新

针对哈尔滨市万家干渠衬砌与无衬砌渠道，通过对其温度场与冻胀量进行了冬一春季的观测及变化分析研究，阐述了采取混凝土板衬砌措施处理的渠道可适当提高渠基温度，基础温度场相对稳定，并可适当减轻渠基土体的冻胀变形，利于维护渠道的整体稳定。     

浅议渠道防冻胀处理方法

河北省张家口市蔚县壶流河灌区是河北省北部大型灌区之一,随着国民经济的发展,用水量逐年增加,水资源供需矛盾日益突出.为减少渗漏损失、防御渠堤滑塌、提高渠道输水能力,找出防冻胀效果更好、最经济的衬砌形式就变得非常迫切.对已实施的灌区渠道防渗工程发生的冻害原因进行分析,为寒冷的张家口地区防冻胀工程提供技术指导,在保障灌区灌溉发展的同时推动灌区的快速发展.     

南水北调工程渠道机械化衬砌设计若干问题

为更好适应大型渠道衬砌机械化施工需要,以南水北调工程中线、东线渠道衬砌设计方案为例,总结现有典型大型渠道衬砌总体功能、设计依据及典型设计型式。结合某标段大型渠道机械化衬砌施工和渠道运行管理实践,研究了大型渠道机械化衬砌设计方案在渠基排水、分缝设计、防渗设计、防冻胀设计、渠道衬砌板结构设计及附属设施设计等方面存在的若干问题,并提出了相应的优化设计建议,以期为大型渠道机械化衬砌施工提供参考。     

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。     

关于衬砌防渗渠道防冻胀技术要点探究

有效实施与推广渠道衬砌技术能够在减少渗水损失的同时实现渠道输水能力的合理提高,将实际所用的输水时间尽量缩短,促进高效灌溉,预防坍塌、冲击事故的产生,起到减淤、稳固渠床的作用,从根本上保障渠道输水安全.本章文将结合实例针对衬砌防渗渠道防冻胀技术的要点进行简要探讨.     

考虑太阳辐射的渠基冻土热力学解析模型

季节性冻土区渠道混凝土衬砌冻胀破坏一直是困扰灌区健康发展的难题。导致渠道混凝土衬砌冻胀破坏的主要外界因素有衬砌表面温度、渠基土地下水与渠基土质等。大量实验证明,在太阳辐射的作用下渠道混凝土衬砌与渠基土体之间产生一定的温度差,从而形成一定的温度梯度,使得渠基土水分不断向衬砌底部迁移,产生较大的法向冻胀力,造成衬砌鼓起与脱落。文章在考虑太阳辐射因素对渠基土体温度场影响的基础上,将其回归成正弦函数T代入热力学方程中,并通过MATLAB编程计算出太阳辐射因素下渠道不同位置各个时刻t的深度z随温度T的变化规律,为以后季节性冻土区渠基土体温度场计算提供了一种简单可行的方法。