浅议渠道冻胀处理方式的选择

渠道的冻胀破坏是由土壤中的水、土体颗粒物理性质和负温所致,大多发生在灌区的中下部。渠道防冻胀处理可通过改变渠道结构形式、改变渠基土体的基本结构、使用新型建筑材料等来实现。对今后的渠道设计、施工和新型防冻材料的大面积推广提供可借鉴的经验。     

渠道的冻胀破坏原因分析

通过分析研究,渠道的冻胀破坏是由土壤中的水、土体颗粒物理性质和负温所致,大多发生在灌区的中下部。渠道防冻胀处理可通过改变渠道结构形式、改变渠基土体的基本结构、使用新型建筑材料等方法来实现。     

渠道防渗：输水防渗漏工程新途径

在我国，渠道防渗方法可分两类：一类是改变原渠床土壤渗透性能，又可分为物理机械法和化学法。前者是通过减少土壤空隙达到减少渗漏的目的，可用压实、淤淀、抹光等；后者是掺入化学材料以增强渠床土壤的不透水性。一类是设置防渗层，即进行渠道衬砌，可用混凝土和钢筋混凝土、塑料薄膜、砌石、砌砖、沥青、三合土、水泥土和粘土等各种不同材料衬砌渠床。采用防渗措施后，渠道渗漏损失可以减少50％～90％。混凝土衬砌是一种较普遍的渠道防渗形式，防渗防冲效果好、耐久，但投资较大。塑料薄膜防渗国外在20世纪40年代已开始应用，我国60年代以来发展很快，防渗效果好，造价亦较低，一般应用于流速小的渠道。三合土、水泥土等防渗材料可就地取材，造价较低，适于无冻害地区使用。70年代以来，对沥青玻璃纤维等防渗新材料以及机械化施工等方面的研究、推广应用，正逐步得到发展。在有冻害地区进行渠道衬砌，需采取防冻措施。防治渠道冻胀破坏可采用改善土壤性质和减少土壤水分，减轻基本冻胀强度，使衬砌结构适应基土的冻胀变形等方法。 渠道防渗不仅能节约灌溉用水，而且能降低地下水位，防止土壤次生盐碱化；防止渠道冲淤和坍塌，加快流速提高输水能力，减小渠道断面和建筑物尺寸；节省占地，减少工程费用和维修管理费用等。     

叶尔羌河灌区混凝土防渗渠冻胀破坏的观测研究

针对新疆南疆地区叶尔羌河灌区水系建筑中的混凝土衬砌板渠道冻胀破坏严重这一现象,通过工程实践,从渠道防渗的冻害机理、冻胀破坏及防治措施三方面进行了分析、探讨。     

寒区隧道衬砌结构冻胀破坏规律研究

冻胀力是造成寒区隧道冻害时常发生的主要原因。通过对寒区隧道衬砌结构冻胀力产生机理进行研究,认为冻胀力是围岩整体冻胀和局部冻胀共同作用的结果,并采用弹性力学计算方法推导了冻胀力的计算公式。利用有限元分析软件TRAS研究了青沙山隧道衬砌结构冻胀破坏规律及防治措施,研究发现:拱顶和拱脚处衬砌结构安全系数较低,容易发生冻胀破坏;增加衬砌厚度来预防冻胀力效果不明显,建议采用钢筋混凝土结构。     

农业灌区配套管网渠道衬砌抗冻害措施探讨

在灌区水资源的优化配置中，渠道衬砌是减少输水过程损失的重要环节，渠道衬砌的防渗漏、防冻胀等成为水利工程设施中的难点问题，并且直接关系到农业灌溉工程的使用效益。本文介绍了景电灌区配套管网渠道衬砌的现状，分析了管网中渠道衬砌的破坏形式和特点，提出了维修和改建工程中抗冻胀的一些具体技术措施。     

北方渠道防渗抗冻技术研究与进展

渠道防渗灌溉技术是大多数灌区的主要输水手段,在寒冷的北方地区,如果渠道防渗设计不当,渠道冻胀破坏会导致防渗失效。文章阐述了防渗工程冻害分析、渠道防冻措施以及渠道防渗抗冻新材料应用等方面的发展状况,指出了目前防渗抗冻方面存在的问题,并阐述了在抗冻胀新材料、新型复合土工膜材料和新型保温复合材料等方面需要继续深化研究的内容。     

汾河灌区渠道衬砌防冻胀探讨

阐述了汾河灌区渠道衬砌的必要性，结合近50年灌区渠道衬砌的实践，对防渗渠道冻胀破坏特征进行了分析，从工程设计、运行管理、施工等方面提出了在汾河灌区渠道衬砌工程建设中的改进措施及建议。     

浅析渠道混凝土衬砌施工技术

为防止渠床冻胀和地下水扬压力对衬砌体的破坏保证渠道安全,就需在渠道施工中采取防渗衬砌措施。本文对渠道的防渗．防冻胀、防扬压以及混凝土机械化整体浇筑的施工技术进行了分析。     

浅析玛纳斯河冬季渠道冻胀破坏和防护措施

在北方,受冬季寒冷气温的影响,输水渠道常因渠基垫层土体水分冻结、土体膨胀而受到冻胀破坏。因此,研究渠道冻胀破坏的机理,采取有效的预防措施,防止冻胀对工程造成的破坏,对保证渠道的正常运行意义重大。本文以新疆维吾尔自治区玛纳斯河流域管理处东岸大渠为例,简单分析了如何防止渠道冬季冻胀破坏和防护处理措施。     

冬季冻区混凝土输水渠道冻胀特性的数值模拟

根据新疆玛纳斯河流域红山嘴四级电站引水渠道的气温观测资料以及衬砌渠道冻胀破坏特征,利用对流传热公式并采用有限元软件按稳态热分析计算温度场,对冬季输水混凝土衬砌渠道冻胀过程进行了数值模拟,研究了渠道在冬季输水状态下的土体冻胀变形规律。计算结果表明:冬季输水渠道渠坡板的法向冻胀力峰值要比冬季停水渠道渠坡板法向冻胀力峰值高,且距离水位面1/3~1/2以上的渠坡板处易发生冻胀破坏,而现有渠道设计中过水断面的形式和结构设计均未考虑冬季输水状态下渠道法向冻胀力与切向冻胀力与停水渠道受力之间的差异,以及破坏位置的上移,这是不符合实际的。     

浅谈水工建筑物冻害破坏的原因及表现形式

渠系建筑物一般为中小型,本身自重较小,抗冻胀力弱。因此,受冻害破坏比较普遍,目前已成为我国北方地区水工建筑物设计和管理中较难解决的问题之一。季节性冻土地区水工建筑物冻害原因很多。归纳起来是内因和外因两部分。内因是地基土的冻胀、融沉、冰冻及冰融循环,这些是不可扭转的自然规律,属水工建筑破坏的内因。而设计中未考虑冻胀作用或设计不合理,施工不当及平时工程管理不善等人为因素促进这些建筑物的冻胀破坏。这是水工建筑物冻害的外因。针对内因采用防治措施,避免外因,精心设计及施工,加强工程管理。尽量减小和避免冻害的损失,这是季节性冻土地区水工建筑物冻害防护的任务。     

温-水-土-结构耦合作用下寒区梯形衬砌渠道结构形体优化

为提高寒区大型梯形渠道结构输水及抗冻胀破坏能力,采用分层序列法构建渠道断面水力与抗冻胀双目标优化方法。为准确反映温、水、土等外环境与衬砌结构耦合作用所导致的渠道冻胀变形过程,基于冻土水-热-力耦合冻胀理论建立了衬砌渠道冻胀分析模型。以水力最优为第1层次优化,以所得形体几何参数作为抗冻胀优化的解集空间;在第2层次的抗冻胀优化过程中提出了衬砌结构整体刚度指标,并以整体刚度指标最小作为优化目标,以衬砌允许最大法向位移和拉应力作为约束条件;通过COMSOL软件二次开发对冻胀模型控制方程进行有限元求解。工程算例表明:优化结果体现了对渠道行水和衬砌抗冻胀的改进;与原设计相比,优化后渠道结构整体刚度系数减小30%～48%,提高了对冻胀变形的适应能力。该方法可为类似工程设计提供参考。     

高海拔寒区隧道通风降温研究

高海拔寒区修建的隧道的防冻胀措施是其一项重点工程,如果该类地区隧道未做有力防冻胀措施,在隧道营运后将会出现严重的冻害,例如衬砌开裂、剥落,以及隧道积冰等,将会严重影响隧道运行。通风降温系统主要用于隧道处于地热地质情况下,极少运用到高海拔寒区隧道实践中,此次通风降温研究为防止施工开挖产生的热量融化一部分裸露的围岩从而加重冻害的发生,为防冻害奠定基础。     

衬砌渠道冻胀原理及抗冻胀计算

阐述了衬砌渠道冻胀的基本原理及基本特征，介绍了衬砌渠道抗冻胀计算方法及防冻胀措施的选择。     

季节性冻土地区衬砌渠道的防冻措施

根据青海省防治衬砌渠道冻胀破坏的实践经验和研究成果,分析了季节性冻土地区渠道冻胀的基本特征,提出了防治衬砌渠道冻胀破坏的一系列措施。     

土工袋防渠道冻胀水-热-力耦合数值模拟

根据水-热-力耦合计算模型,编制相应的有限元计算程序,并结合寒冷地区渠道工程进行数值计算,分析渠道建成后2 a内渠坡的温度场、水分场及位移的分布规律。计算结果表明:渠坡在冻融过程中表现出显著的冻胀、融沉变形特性,且冻胀和融沉变形不可逆;土工袋处理渠道对冻土渠坡具有较好的防冻胀效果,土工袋具有较小的导热性,可以有效减小渠坡内部土体温度受大气温度的影响,从而减小渠坡发生冻胀融沉变化的可能性;土工袋可以抑制毛细水和薄膜水的上升,可减小土工袋层及下部土体中的水分迁移,从而保持渠道内较为稳定的含水量,减小渠坡表层的冻胀量;土工袋具有一定的强度且在自身袋子张力作用下能够抑制部分冻胀变形,从而减小渠道衬砌体由冻胀引起的破坏。同时,渠道表层用土工袋处理后,渠坡内部温度可以较快达到稳定状态,运行2 a后可在地基2 m以下位置形成较为稳定的常年冻结层。     

渠道衬砌工程采用保温与换填防冻措施的设计

本文在简述地基土冻胀性的基础上,分述了采用保温法和换填法来防治渠道衬砌工程的冻害的设计方法和需要进一步研究的问题。可供工程设计人员参考。     

公路隧道冻害防治技术

在分析梯子岭公路隧道冻害原因及对已有防冻害隧道工程调研的基础上，提出了在原衬砌外周设置防水层及防冻隔温层，然后再修筑套衬的技术方案。对隧道温度场进行了全面测试，得到其分布变化规律，为设计提供了依据。依据绝热原理，采用等效厚度换算法设计了防冻隔温层厚度，给出了防冻隔温层的施工工艺，并对防冻隔温层的效果进行了两个冬季的现场观察与测试。结果表明，防冻隔温层背部温度均控制在0℃以上，彻底解决了该隧道的多年冻害问题，该成果可成为寒冷地区既有或新建公路、铁路隧道冻害防治的参照依据。     

寒区衬砌渠道的防冻胀措施

在北方地区由于冬季气候寒冷，衬砌渠道经常受到冻胀破坏。分析了冻胀破坏形成的原因，在此基础上提出了冻胀防治的具体措施，以延长渠道的使甩寿命，使其正常发挥作用。