大型渠道混凝土裂缝成因分析及预防措施

根据大型渠道衬砌混凝土的结构特点和所处的环境,通过试验研究了水泥种类、粉煤灰、纤维对衬砌混凝土收缩(塑性收缩、干缩、自收缩)性能的影响规律。试验结果表明:在配合比中掺入优质粉煤灰,可有效降低混凝土的收缩;在配合比中掺入纤维,混凝土的抗收缩能力进一步提高;与P·C32.5水泥相比,P·O42.5水泥具有更好的抗收缩性能;在配合比中掺入优质粉煤灰、纤维、使用P·O42.5水泥,可使相同强度等级的混凝土具有更好的抗裂性。最后根据各类收缩裂缝特征及影响因素,提出了预防渠道衬砌混凝土裂缝的措施。     

玛纳斯河灌区水渠改造及物理力学性能分析

东岸大渠位于玛纳斯河东岸,渠道全长17.3 km,设计流量91 m³/s,经过半个世纪的运行,渠道老化、衬砌磨损及破坏严重,迫切需要研究新型渠道加固材料来减缓和控制渠道破坏。针对一种改良的塑性纤维材料混凝土渠道衬砌进行研究,通过室内试验,探究塑性纤维混凝土抗冻性、抗压强度、渗透性、以及质量损失。结果表明,塑性纤维混凝土能有效提高混凝土衬砌的抗冻性能,缓解混凝土在冻融情况下的质量损失;加纤维的混凝土抗压强度明显大于普通混凝土,随着纤维含量的增加,混凝土抗压强度出现增加的趋势,但当达到20%含量后混凝土性能会出现明显降低;塑性纤维含量的增加有助于提升混凝土的抗渗性,且优于普通混凝土。研究成果已应用于实际工程,效果显著,可推广使用。     

渠道衬砌机混凝土配制及性能试验

针对渠道衬砌机混凝土高抗裂性及高抗渗性要求,采用掺粉煤灰、聚合物纤维及高效减水剂的方法配制渠道衬砌机混凝土,当粉煤灰掺量为20%～25%、聚合物纤维掺量为0.9 kg/m^3、高效减水剂掺量为1.0%时,所配制的渠道衬砌机混凝土抗压强度达到26.2 MPa,抗渗等级达到W8,满足渠道衬砌机混凝土的施工要求。     

冻融循环条件下土质类型对衬砌与土体接触面力学特征的影响

在北方寒区的输水渠道工程建设中,衬砌混凝土和基土接触面的剪切破坏对衬砌结构安全存在显著影响.文章研究通过室内模拟实验的方式,研究了不同土质类型下渠道混凝土衬砌和基土接触面的力学变化特征,对在寒区输水渠道工程建设具有一定的指导意义,特别是利用砂土换填粉质粘土可以获得更好的地基防冻胀效果.     

纤维素纤维混凝土早期抗裂与抗渗性能试验

渠道衬砌混凝土极易开裂渗透,严重影响渠道的正常使用和混凝土耐久性。纤维可以在混凝土中发挥阻裂作用。通过对比试验,研究了纤维素纤维混凝土与聚丙烯纤维混凝土的早期抗裂和抗渗性能,分析纤维素纤维掺量对混凝土抗裂性和抗渗性的影响规律,探讨纤维改善混凝土抗裂和抗渗性能的机理,提出经济合理的纤维掺量。试验结果表明:纤维素纤维的掺入显著改善了混凝土的抗裂和抗渗性能,且改善效果明显优于聚丙烯纤维。     

考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型

假定渠基冻土为服从Winkler假设的弹性地基,提出一种针对开放系统混凝土梯形渠道的衬砌冻胀力分布计算方法。基于弹性地基梁理论引入与冻胀变形成比例的附加项来反映衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,导出考虑冻土与衬砌结构耦合作用的冻土地基梁挠曲线微分方程。基于此,对现浇混凝土梯形渠道底板和坡板分别建立冻胀模型,并结合边界条件对方程求解获得渠道底板和坡板挠度和内力的解析表达式,进而建立了基于衬砌冻胀位移计算的渠道衬砌冻胀破坏判断准则。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,对衬砌各点冻胀位移进行了计算,并与材料力学方法的计算结果及原型观测值进行了对比分析。结果表明,本文方法由于考虑了衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,冻胀位移计算结果均较材料力学方法小,且与观测值更加符合。研究结果可为现浇混凝土梯形渠道的抗冻胀设计提供参考和理论依据。     

南水北调中线穿黄工程南岸渠道机械化衬砌施工技术

南水北调中线总干渠穿黄工程南岸连接渠道为深挖方渠道,渠道边坡混凝土衬砌作为渠道防渗、降糙的主要结构,其施工质量尤为重要。渠道采用聚丙烯纤维混凝土衬砌,在边坡混凝土衬砌中采用摊铺机和抹光机施工,保证了施工质量、提高了施工工效。本文介绍了边坡混凝土衬砌机械化施工方法的应用,可对类似工程提供参考。     

寒区膜袋混凝土衬砌渠道结构优化

我国北方寒区渠道冻胀破坏问题较为突出,而常规的冻土-衬砌结构作用机制为高度复杂的非线性问题,并不适用于混凝土渠道结构设计及优化。通过初始位移法进行渠道混凝土衬砌结构法向冻胀力模拟,并借助Mohr-Coulomb摩擦单元展开对冻土和衬砌结构间摩擦过程的模拟,在构建起混凝土衬砌渠道结构优化模型的基础上,通过ANSYS的APDL语言二次开发并建立起北方寒区膜袋混凝土衬砌渠道有限元模型,针对具体工程展开结构优化计算。结果表明,所提出的结构优化方法简单实用,模拟结果也与膜袋混凝土衬砌渠道设计冻胀破坏特征相吻合;优化后的断面既能降低工程造价,并能够借助尺寸合理的断面,充分利用材料强度,大大提升寒区膜袋混凝土衬砌渠道结构性能。     

某灌区渠道防渗处理中复合土工膜的应用

针对某灌区运行中所出现的渠基衬砌板严重裂缝、错位、滑坡及衬砌结构混凝土板严重老化和风化等病害问题,文章对复合土工膜防渗材料在该渠道防渗抗冻胀施工中的应用进行了分析探讨,结果表明,复合土工膜衬砌材料作为新型的土工防渗材料具有很强的抵御地基不均匀沉降应力及土体冻胀冻融破坏的能力,抗拉性、抗撕裂及抗顶破强度高,耐腐蚀、耐极端温度性能优越,且质量轻,施工过程简便快捷,造价低廉,对于灌区渠道防渗抗冻胀工程非常适用。     

加筋喷混凝土拱肋支护效应的数值模拟

挪威隧道施工法提出的加筋喷混凝土拱肋支护在国内外工程实践中被证明是一种经济、高效的软弱围岩支护结构。为更好地分析加筋喷混凝土拱肋对软弱围岩的支护效应,以挪威Finnfast海底隧道软弱围岩段为工程实例,结合围岩质量Q系统分类方法,利用有限差分法对比研究了采用和不采用加筋喷混凝土拱肋2种方案下软弱围岩的变形、应力分布规律及屈服区体积。研究结果表明加筋喷混凝土拱肋对软弱围岩具有良好的加固效果。     

考虑冰盖生消和冰-结构-冻土协同作用的渠道弹性地基梁模型

冰-冻破坏是寒区冬季输水渠道结构破坏的主要原因,而目前尚缺乏准确的分析方法和评价准则。本文从冰盖生消过程中结冰初期、流冰期和封冻期3个阶段衬砌结构冰冻破坏机理出发,考虑在冰-结构-冻土协同作用下,基于弹性地基梁Winkler理论推导了衬砌结构的挠曲线微分方程,分别建立了3个阶段衬砌结构的冰冻破坏力学模型,并结合相应荷载组合和边界条件对模型求解获得了衬砌结构的挠度、内力和应力的解析表达。应用该模型对南水北调京石段某输水渠道进行冰冻破坏分析计算,结果表明:结冰初期、流冰期和封冻期3个阶段衬砌结构的法向冻胀位移最大值分别为10.62、13.89和5.05 cm,对应3个阶段衬砌结构的截面最大拉应力分别为3.63、 4.11和2.05 MPa,且破坏位置均在冻结区坡板的中下部,与现场监测渠道冰冻破坏分布规律吻合。据此,建议寒区冬季输水渠道控制运用中应尽量缩短结冰初期、流冰期时间,延长第3阶段稳定封冻期时间,同时应合理控制地下水位和冰盖厚度。研究结果可为寒区冬季输水渠道抗冰冻设计提供理论依据和分析方法。     

渠道衬砌混凝土裂缝产生的原因分析及预防措施

南水北调中线京石段渠道机械衬砌已进入施工高峰期，渠道衬砌为大面积薄板混凝土结构，在硬化过程和硬化后都会因混凝土干缩、温度变化及地基沉降等产生不同程度的裂缝。而混凝土面板的结构型式、边界条件等比其它混凝土结构存在有较大的差异，这种差异使面板裂缝受混凝土风缩、干缩、温度变化及地基沉降的影响更大，容易产生裂缝，从施工过程上讲，裂缝的产生与混凝土衬砌时的施工环境、削坡的质量、切缝时间的掌握及混凝土养护等几个因素有关。     

高压水工隧洞BFRP网格增强钢筋混凝土衬砌试验研究

为探究玄武岩纤维增强树脂复合材料网格(简称BFRP网格)对高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构裂缝控制能力及承载能力的增强作用,进行了高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构模型对比试验,试验采用真实高压水加载。通过对隧洞模型内壁环向变形监测,以及通过声发射系统对模型在加载全过程中的声发射信息监测,对比分析了BFRP网格对裂缝产生及扩展的影响。研究结果显示,与常规混凝土衬砌结构模型相比较,BFRP网格增强钢筋混凝土衬砌结构模型的极限承载力提高21%、宏观裂缝最大开度减少了68%、宏观裂缝空间分布更为分散;开裂前内壁环向拉应变增大了81%,开裂时的声发射绝对能量占加载过程中声发射总累积绝对能量的33.78%(前者为99.38%),主要破坏模式表现为韧性破坏。可见,BFRP网格可显著提高高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构的裂缝控制能力和承载能力。     

整体式U形渠道混凝土冻胀破坏力学研究

文章从国内外研究现状出发,指出了整体式U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏特征及原因,建立了冻胀破坏力学模型,并重点对渠道冻胀破坏进行力学研究。旨在为今后整体式形混凝土衬砌渠道的研究奠定理论基础。     

玄武岩纤维加筋TRD防渗墙的抗水力劈裂性能

高渗压下帷幕防渗结构既要求有良好防渗性能,又要保证其抗剪与防止水力劈裂性能。利用TRD工法在水泥土搅拌方式上的突破,系统研究TRD施工中实现玄武岩纤维在水泥土中分散均匀的现场搅拌工艺,提出玄武岩纤维加筋TRD防渗墙的施工方法。对取芯后的试样开展劈裂抗拉强度试验,讨论水泥和玄武岩纤维掺量、玄武岩纤维长度、养护龄期等因素对玄武岩纤维加筋TRD防渗墙抗水力劈裂特性的影响。结果表明:对于搅拌分散液,P.O 42.5级普通硅酸盐水泥、钠基膨润土、玄武岩纤维与地层土体的搅拌效果较为理想;加筋水泥土的抗拉强度随着玄武岩纤维掺量和长度的增加会出现先升高后降低的峰值特性,最优玄武岩纤维掺量和长度分别为0.4%和12mm。     

膜袋混凝土在内蒙古黄河灌区干渠防渗衬砌的应用研究

文章针对北方地区大中型地表水灌区渠道防渗衬砌中存在的问题,采用膜袋混凝土材料,对渠道结构形式进一步优化和改进。实践应用显示:整体工程上改变了预制混凝土衬砌存在的施工进度慢、防渗膜施工过程易破坏、预制和衬砌质量不易控制等难题。同时,投资可降低,但投资降低比例较小。总体优势是施工进度加快,混凝土防护层质量提高,防冻胀破坏能力提高。     

灌区小型U形渠冻胀破坏研究与优化

水利灌渠工程一般规模巨大,其结构受到温度、洪水、地震等因素影响并出现不同程度的损坏。灌渠防渗漏衬砌是有效阻止水分流失的方法,从大量防渗漏工程来看,U形混凝土衬砌性能最佳。其具有水力条件好、占地面积少、抗冻能力强等优点。但是西北地区冬季温度较低,U形混凝土衬砌还是会发生冻胀破坏,严重影响灌渠的使用性能。从国内外研究现状出发,指出渠道冻胀破坏研究存在的问题,并以整体式U形渠道混凝土衬砌结构为研究对象,研究了其冻胀破坏力学模型,并对力学模型进行求解分析。希望为今后整体式形混凝土衬砌渠道在西北地区的推广奠定基础。     

混凝土衬砌渠道防渗技术研究

文章针对水利工程混凝土衬砌渠道渗漏防治技术,结合工程实例,在分析导致渗漏原因的基础上,提出相应的防治措施,最后通过深入分析,得出良好的防渗技术对于水利工程混凝土衬砌渠道在局部破坏后仍然能保持稳定性有决定性作用、是提高工程质量稳定性关键环节的结论,为确保混凝土衬砌渠道的合理性奠定良好基础。     

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。     

混凝土衬砌渠道冻胀破坏有限元模拟分析

在我国西北地区,混凝土衬砌渠道直接修建在冻土上,冻土的膨胀及沉降与渠道破坏有着密切的关系。混凝土衬砌渠道的冻胀破坏力学模型受衬砌型式、材料、温度、水分、土质等多方面因素影响。基于前人的研究现状,从理论上分析了土体组分、密度、水分对渠道衬砌冻胀的影响。利用ANSYS有限元软件,建立混凝土渠道数学模型,分析温度场分布、总位移场分布、主应力分布,希望为今后混凝土衬砌防冻胀研究提供帮助。