大尺度弧底梯形渠混凝土防渗板抗裂厚度试验

基于弧底梯形渠道整体现浇混凝土衬砌板原位冻胀过程监测数据,揭示了越冬期不同试验厚度衬砌板开裂在时间和空间上的差异,分析了衬砌板开裂程度与温度和板厚之间的定量关系。结果表明:衬砌板的开裂宽度与板的厚度成正比关系,裂缝宽度随衬砌板板厚的增加而变大;开裂宽度与积温的负值成正比,在冻结期随负积温的累积,衬砌板的开裂宽度变大,而在融化期则随正积温增大,裂缝宽度减小;在观测期末,裂缝残留量与板厚成正比;在试验区的气候、渠床条件下,大尺度弧底梯形渠道边坡混凝土防渗板的合理抗裂厚度为8 cm。     

轻骨料混凝土在寒区渠道衬砌中的应用

为研究浮石轻骨料混凝土作为渠道衬砌材料的可行性,采用天然浮石、砂、水泥、水以及工业废料粉煤灰制作浮石轻骨料混凝土渠道衬砌板,与无衬砌渠道及普通混凝土衬砌渠道进行渠床基土温度的比较;同时,利用图像处理软件对比分析普通混凝土截面与浮石轻骨料混凝土截面的形貌特征。结果表明:浮石轻骨料混凝土衬砌可以有效减缓基土与外界的热交换速度,使基土在整个冻结期温度变化缓慢,基土冻结延迟或不发生冻结;在引气剂用量相同的情况下,浮石轻骨料混凝土可见封闭孔的数量在整个截面所占面积比例远大于普通骨料混凝土。     

弧底梯形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究

针对宁夏引黄灌区混凝土衬砌结构冻胀破坏严重现状,以渠基土为典型湿陷性黄土的弧底梯形砼衬砌渠道为研究对象,建立考虑法向冻结力分布的弧底梯形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型,计算最大法向冻结力、最大法向冻胀力和衬砌板内力的表达式,并对衬砌板厚度进行验算。结果表明,渠坡板法向冻结力从渠顶至坡脚位置呈线性增大分布,坡板以受剪应力为主,在自重和法向冻结力共同作用下容易产生冻胀裂缝。渠底板受两端坡板约束,以受轴向压力为主,法向冻结力呈均匀分布。     

寒冷地区用苯板防止渠道冻胀的试验研究

本文简要介绍了在寒冷地区采用新型保温材料－聚苯乙烯泡沫板防止衬砌渠道因渠床基土冻胀，导致混凝土板衬砌渠道破坏的实例。     

灌渠的混凝土衬砌效能及养护

渠道混凝土衬砌以后,可以减少渗漏损失,提高渠道水利用系数,提高水流速度和渠道挟沙能力,减少渠床冲淤;但混凝土衬砌渠道由于自然和人为因素的影响,混凝土板易产生裂缝,直接危害了混凝土衬砌渠道的使用寿命和节水效果,通过论述混凝土板产生裂缝的原因和危害,提出了具体养护管理措施。     

基于双K断裂准则的U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究

为探讨U形渠道衬砌的冻胀断裂力学模型,采用有限元软件简化模拟混凝土衬砌板初始裂缝扩展,并结合线弹性断裂力学的双应力强度因子的混凝土双K断裂破坏准则,建立了冻胀力与冻结力共同作用下的U形渠道混凝土衬砌板冻胀断裂力学模型。根据混凝土双K断裂准则与冻胀条件下的混凝土衬砌力学模型,计算了U形渠道各部位混凝土衬砌板在初始裂缝扩展情况下,混凝土衬砌板冻胀断裂破坏的临界厚度。通过实例计算,验证了此双K断裂准则下的混凝土渠道衬砌冻胀力学模型具有一定的实际应用价值,为以后的U形混凝土衬砌渠道抗冻胀设计提供了合理的理论参考。     

层状土条件下混凝土衬砌渠道渗漏及土壤水分分布的数值模拟

基于我国西北干旱区石羊河流域复杂层状土条件下进行的混凝土衬砌渠道渗漏试验,建立了考虑混凝土衬砌层和层状渠床的饱和一非饱和有压土壤水入渗模型。采用HYDRUS-2D对渠道渗漏和土壤水分分布进行了数值模拟研究。模型模拟结果和实测渗漏量、实测渠道周边土壤含水率等吻合较好,表明该模型对于模拟复杂层状渠床情况下的渠道渗漏比较可靠。在此基础上,进一步模拟分析了渠道衬砌和土壤层状结构特性对渠道渗漏产生的影响,以及层状土和均质土在湿润峰行进方面的区别。结果表明渠道渗漏强度受渠道衬砌形式的影响最大,其次为渠床附近的弱渗透性土层,而层状渠床下强渗透性土层具有一定的减渗作用;均质土和层状土在渠道渗漏量相近情况下,土壤水分分布具有较大不同。     

考虑太阳辐射的寒区混凝土衬砌渠道冻害机理

针对太阳辐射作用下季节冻土区渠道衬砌冻害机理研究的局限性,从气象参数的角度,考虑辐射、气温、风速等实际环境因素,结合原型观测资料,通过建立非稳态相变温度场有限元模型,对靖会总干渠混凝土衬砌渠道东西走向段渠坡冻结期热状况及其与吸收的太阳辐射能之间的关系进行分析。结果表明渠基温度场的横向不对称不均匀分布是季节冻土区渠道冻害的主要原因;渠坡日平均日照时长和日平均辐射总量呈横向不对称不均匀分布;阴、阳坡渠基浅层(衬砌板下0.4 m)平均温差与坡板平均太阳辐射量差呈多项式关系;渠基最大温差与深度呈线性关系;太阳辐射吸收系数对渠基热交换影响较大,阴、阳坡板表面最大温差随着吸收系数的增大而线性增加;吸收系数由0.65增加至0.8时,阴、阳坡冻深分别减少25%和37%。     

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。     

不同防渗措施对渠道渗漏量及周边土壤水分的影响

在西北内陆干旱区的石羊河流域采用静水法进行了复杂层状土情况下混凝土衬砌、卵石衬砌、渠床压实处理及黏土衬砌和渠床压实处理4种渠道的渗漏试验,并实时监测了入渗影响下周边土壤含水率的变化。渠道渗漏过程和土壤水分的动态响应数据均表明,该试验条件下渠床压实处理渠道和渠床压实处理及黏土衬砌渠道渗漏强度均小于混凝土和卵石衬砌渠道渗漏强度。其中,渠床压实处理及黏土衬砌渠道渗漏量最小,渠床压实处理渠道渗漏量次之,随着时间的推移,混凝土衬砌渠道渗漏量要稍大于卵石衬砌渠道。结合对各渠段进行的土壤机械组成和饱和导水率的分层测试结果以及双环入渗试验结果,得到以下结论:在该地区,当渠床附近土壤呈压实和弱透水特性时,会显著降低渠道渗漏强度,而其他防渗措施(如混凝土、卵石衬砌)产生的影响次之。