渠道冻胀模拟试验及衬砌结构受力分析

本文介绍了渠道冻胀模型的设计、制作和试验方法，提出了模型试验结果能较好地反映原型渠道的冻结、冻胀特征和规律、模型东深、冻胀量呈线性相关，Ｈｐ＝１．５１Ｈｍ－５１．２５、ｐ＝２．０２ｈｍ－３．５９，冻胀强度与冻前含量的关系式同《冻规》中的计算式吻合一致，采用渠道冻胀模型试验研究方法，认识解决渠道冻胀有关问题是可行的，并冻胀量在渠道断面上的分布情况，对衬砌形式进行受力分析得出：小Ｕ形渠、弧底梯形渠和弧     

渠道防冻胀衬砌结构的选择

通过渠道衬砌冻胀破坏调查与实际观测分析,渠道刚性衬砌基土冻胀破坏,与基土冻胀位移大小及其不均匀程度、衬砌结构受约束条件、衬砌抵抗或适应基土冻胀变形的能力等因素有关。在选择防冻胀衬砌结构时,应从消除或减少基土冻胀及其不均匀性、消除衬砌结构的约束条件、提高衬砌结构的强度和适应基土冻胀变位能力等方面综合考虑。     

兴城海滨灌区衬砌渠道抗冻胀试验与数值模拟

寒区混凝土衬砌渠道因渠基土冻胀易出现渠底和渠坡混凝土面板裂缝和上台等破坏情况,从而引起渠道渗漏,水资源浪费现象.通过对辽宁兴城海滨灌区苯板衬砌渠道开展冻胀量和地温等现场观测试验,并结合有限元数值模拟对比分析,得出模拟结果与实际观测结果基本吻合的结论,为渠道工程抗冻胀设计提供了重要参考依据.     

衬砌渠道换填风积沙防冻胀试验研究

研究衬砌渠道换填风积沙对冻胀的消减作用，试验表明，当换填率达到90％以上，可基本消除消除冻胀，根据试验结果，可为初碟渠道防冻胀设计提供依据。     

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。     

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.     

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。     

东港地区衬砌渠道冻胀有限元数值模拟研究

严寒地区的混凝土衬砌渠道渠基土冻胀作用常引起混凝土开裂,甚至产生隆起破坏,造成渠道渗漏,使灌区灌溉用水浪费严重。结合辽宁东港地区不同形式衬砌渠道结构的原位观测试验,应用ANSYS有限元软件,对苯板和非苯板衬砌渠道试验段进行了温度、应力和应变数值模拟分析。结果表明:将冻土视为横观各向同性线弹性材料,符合冻土的力学本构特性,既能反映冻土冻胀时的变形和应力分布规律,又与实测情况吻合良好。苯板衬砌渠道的设计,可解决东港水稻灌区地下水位高、现有混凝土渠道衬砌抗冻胀性能差、混凝土易裂、破损率高等问题。     

季节性冻土区渠道衬砌结构冻胀防治效果数值模拟研究

渠道衬砌冻胀及损伤问题是季节性冻土区普遍存在的现象,这些问题被认为是热量输送和水分流动过程之间相互作用造成的。本文提出了一种新型的衬砌结构,并在大石桥市某灌区研究了新型及传统衬砌结构对渠道冻胀的影响,并采用组合热量传输和水分流动的二维耦合模型分析了新型和传统渠道衬砌结构的温度变化特征及新型衬砌防冻胀效果,两种渠道衬砌结构不同深度处的温度数值模拟结果与现场实测结果基本一致。现场观测结果表明:新型渠道衬砌结构具有渗漏低、导热系数低、排水速度快、不均匀变形低等特点。因此,在季节性冻土区这种新的渠道衬砌结构可以很好地防止冻胀破坏的发生。     

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。     

灌区U形混凝土衬砌渠道冻胀分析及结构优化

北方地区常年受干湿和冻融交替循环的影响,渠道衬砌的冻胀破坏普遍存在.文章通过对灌区U形渠道冻胀变形规律进行监测分析,提出装配式U形三拼榫接混凝土衬砌渠道结构,该结构不仅能够保证渠道衬砌体的整体性,提高渠道的抗冻胀和抗渗能力,降低后期的维护成本,而且能较传统整体式U形渠道减少混凝土用量约15％,每3.5m渠道长度可节省30m元工程成本,具有良好的经济性;在方便运输的同时,还不易发生断裂,同时,施工安装方便,施工效率可得到有效提升.     

考虑接触行为的U型渠道冻胀数值模拟

U型衬砌渠道具有良好的整体性和冻胀适应性,但在冬季仍极易因土体冻胀而导致破坏。考虑渠基冻土与衬砌接触面冻结的非线性特性和冻土、混凝土材料的塑性特征,建立能分析渠道基土与衬砌间挤压、脱开及滑移等接触力学行为的渠道冻胀破坏热力耦合数值模型。以宝鸡峡灌区塬下北干渠为原型渠道,按照模型是否考虑接触分别进行冻胀数值模拟,并对模拟结果进行对比分析。结果表明:考虑接触的模型模拟结果与原型实测值更相符,更能合理地解释U型渠道冻胀在渠底与阴坡衔接处冻胀量最小;考虑接触的混凝土塑性应变最大值是不考虑接触时的3.76倍;考虑接触的法向冻胀力和切向冻结力更均匀,最大值均减少1.5~3.0倍,应力集中现象减弱,更能反映混凝土衬砌板与渠基土之间的滑移变形与破坏准则的相互作用。研究结果为U型衬砌渠道冻胀破坏规律提供了分析方法。     

汾河灌区渠道衬砌冻胀破坏防治措施

本文对汾河灌区渠道衬砌的运用情况、破坏原因、防治办法加以分析 ,以便对今后的渠道衬砌管理、运用、设计有所帮助     

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。     

宁夏灌区渠道防渗衬砌工程防冻胀技术研究与应用

在多年试验研究的基础上,总结影响渠道防渗衬砌冻胀破坏的主要因素：地下水埋深、渠床基土水分、渠床土质、渠床基土温度、衬砌结构型式及材料、渠道走向对衬砌渠道防冻胀的影响,提出选择合理断面形式及衬砌结构、膜料复合衬砌、换填弱冻胀性土、隔热保温等削减或适应冻胀的措施。     

我国渠道冻胀防治综述

渠道冻胀及其防治问题是我国北方渠道防渗技术中的一个重要问题，近十余年来随着渠道防渗技术的发展，对这一问题的研究愈加深入。本文总结了近年来关于渠道冻胀基本规律的研究成果及渠道冻胀防治的各种措施，指出目前研究工作中的一些不足与今后应进一步开展研究的若于问题。     

渠道混凝土衬砌面板冻胀裂缝处理措施

水资源短缺已是中国目前面临的突出问题之一,在这个背景下,如何把"节水优先"落到实处,消除制约经济社会发展的瓶颈,是当前工作的重中之重.渠道混凝土衬砌是落实节约用水的重要举措,渠道混凝土衬砌质量的好坏,关系到工程正常输水供水、安全运行和经济效益的发挥,对促进农业生产、生活用水、生态供水具有重要影响,文章结合国家当前大规模...     

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。     

考虑冻结力分布特征的两拼式渠道冻胀力学模型

确定混凝土衬砌渠道土与板间冻结力分布形式,建立冻胀力学模型,是定量研究渠道冻胀破坏的关键环节。通过对渠道冻胀机理、破坏特征和抗拉冻结强度影响因素的分析,结合宁夏引黄灌区混凝土衬砌渠道原位监测试验数据特点,将渠基土与衬砌板间的法向冻结力假设为由渠道顶部至渠底呈三角形分布的荷载,同时对任意截面切向冻结力进行分段求解,建立了两拼式U形混凝土衬砌渠道的冻胀破坏力学模型。结果表明:建立的两拼式U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型不仅能计算出弧板内力、最大弯矩作用点,而且可以计算出渠道所受最大法向冻胀力和最大法向冻结力;对比原位监测值以及已有力学模型计算值发现,根据假设的法向、切向冻结力分布所建立的力学模型计算弧板内力值更小,法向冻胀力、最大弯矩对应截面与原位监测数据更吻合。