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.     

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。     

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。     

整体式U形渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏力学模型

通过对整体式小型U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏特征及原因分析,将结构简化为在法向冻胀力、法向冻结力、切向冻结力和重力共同作用下的超静定两铰拱,应用结构力学原理求解出衬砌板的冻胀力及内力图,结合混凝土板抗裂条件,给出了最大拉应力、衬砌板厚和抗冻胀破坏验算的公式,并对整体式与两拼式U形衬砌板冻胀效应进行了比对。结果表明,整体式U形混凝土衬砌渠道由于具有冻胀变形均匀、法向冻胀力小、抗冻胀能力强等特点,优于传统的两拼式U形渠道断面。     

灌区混凝土预制块衬砌渠道冻胀破坏探讨

冻胀是造成衬砌渠道破坏的主要因素,同时抗冻胀问题处理也是渠道工程建设中的重点和难点。通过分析小昌马灌区混凝土预制块衬砌渠道的破坏原因,并提出防治措施及建议,有利于渠道管理。     

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。     

U型渠道砼衬砌冻胀破坏问题研究

以晋祠灌区东庄营渠道防渗工程为研究对象,在分析U型渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏机理及特征的基础上指出,渠道混凝土衬砌结构在法向冻胀力、切向冻结力、混凝土结构自重等共同作用受力均衡的情况下,并通过合理的简化,构建起混凝土衬砌结构冻胀破坏力学模型,冻胀控制内应力及最大拉应力的计算结果表明,本工程U型渠道混凝土衬砌结构边坡板及...     

混凝土衬砌渠道冻胀破坏原因分析及防治

本文通过对河南省混凝土衬砌渠道冻胀破坏的现状和危害进行阐述,找出了导致冻胀破坏的根本原因,提出了3种有效解决冻胀破坏的防治措施,分析了基土换填法的优缺点,阐述了采用隔热保温材料聚苯乙烯泡沫板的技术指标,总结了施工中的技术经验,对混凝土衬砌渠道冻胀的防治起到了参考作用。     

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。     

渠道混凝土衬砌机械化施工

文章在介绍渠道混凝土衬砌现代化施工机械的基础上,详细讨论了混凝土衬砌机械化施工的主要工序和各工序中的技术要求,以及施工中应关注的问题.     

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。     

U型混凝土渠道掘进衬砌一体机的工程施工关键技术

针对U型混凝土渠施工存在的鼓包、蜂窝、破损、裂缝多、横断面尺寸不标准、渠道不顺直、地基土碾压不达标等问题,集常规农田沟渠的U型混凝土渠开挖、衬砌成型于一体,设计了U型混凝土渠道掘进衬砌一体机,其关键技术包括基础清淤及回填参数确定、施工放线与机械行走、机械开挖及衬砌细节控制等。实践结果表明,该U型一体机施工产生渠道的填土密实度达到0.92,渠道百米长裂缝数仅为0.2~0.5条,百米长鼓包、蜂窝、破损数均为0,断面偏移均值不超过4 mm,渠道渗漏量低于0.006 m~3/(m·h),人工成本降低了49.16%,总成本降低了7.99%,施工质量和经济性均优于传统现浇技术。该U型混凝土渠道掘进衬砌一体机在小型渠道输水和灌溉节水工程建设中具有广阔的应用前景。     

大型渠道工程机械化混凝土衬砌机的选型原则与方法

结合南水北调东线、中线工程,对比研究了两种典型衬砌机CDM07型振动滚筒、SCFM滑模式衬砌机技术性能,提出了适应大型渠道机械化混凝土衬砌设备选型方法和原则。以某机械化衬砌施工标段为例,优选CDM07型渠道混凝土振动滚筒衬砌机,从施工现场质量检测及单元工程质量评定结果看,设备选型合理、施工质量优良、进度有保障。最后提出了大型渠道衬砌机的设备结构改造和智能升级方向的建议,以期为大型渠道衬砌机械化施工设备选型提供参考。     

混凝土大坝冻胀变形统计分析模型研究

通过对混凝土大坝冻胀变形机制的分析,本文对冻胀变形统计分析模型的冰冻因子的构成进行了改进,采用了定周期、定初始角的周期函数因子和气温滞后作用因子等两类因子构成冻胀变形的因子集.对丰满大坝坝顶廊道真空激光准直典型位移测值的模型分析表明,改进的统计模型具有以下特点:(1)拟合效果优于或接近传统模型;(2)模型的物理意义更为明确合理,可以较好地解释历年"双峰"现象.温度分量仅反映传统意义上的简谐温度场变化所产生的结构变形,温度分量的变幅及相位可以正常地得到反映;(3)可以对季节性冻胀的影响进行直接分析,对变化量值进行一定的估计;(4)与传统模型相比,冻胀模型回归结果中的水位分量、时效分量相差不大.从资料分析的角度来看,增加"冻胀因子"并未使问题复杂化.总体来看,本文所建立模型方法是有效的.对于冻胀问题较为严重的混凝土大坝如丰满,有必要采用考虑冻胀因子的模型进行分析,以了解及评价冻胀对变形性态的影响,对大坝老化评估也是很有意义的.     

冻融期内U形渠道混凝土衬砌板下地温分布规律

针对宁夏引黄灌区分布广泛的小型U形渠道衬砌冻融破坏技术难题,基于青铜峡市邵刚镇高标准农田建设区内的小型U形渠道混凝土衬砌板下地温在一个冻融期内的原位观测试验及其数据,分析讨论了衬砌板下地温分布规律及其与极值平均气温之间的关系。研究表明:板下30 cm以下地温与冻融期内时间和极值负积温分别呈较好的二次函数关系,拟合相关系数在0.91以上;板下30 cm范围内的地温同时受到极值气温变化和极值负积温积累效应的影响,地温变化幅度远小于气温的变化幅度;在板下约30 cm处存在准恒地温层;渠道不同观测部位的地温变化规律不一致,冻结期渠底地温总体高于渠内阴阳坡面,融化期渠内阳坡面地温回升速度最快,且与观测时间有密切关系。     

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。     

改性PP纤维混凝土在季节冻土区渠道衬砌中的应用

吉林省是最早在渠道防渗工程中使用改性PP纤维混凝土技术的省份,在渠道防渗衬砌工程中取得了较好的社会效益和经济效益。但在应用的同时,也存在着盲目使用及使用不当等问题。因此,应科学认识和客观评价改性PP纤维混凝土的性能,并重视后评价工作。