基于横观各向同性冻土的U形渠道冻胀数值模拟

将冻土分别视为各向同性和横观各向同性线弹性材料,把渠基冻土和渠道衬砌作为一个整体结构,视基土冻胀为热胀冷缩的特殊情况,应用大型有限元通用软件ANSYS,对U形混凝土衬砌渠道冻胀进行热应力耦合数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、应力场和变形场,研究衬砌板冻胀力和变形规律,并对结果进行对比分析.结果表明,数值模拟方法能较好地反映U形混凝土衬砌渠道的冻胀机理和冻胀温度场、应力场及变形场的基本规律,横观各向同性比各向同性更能反映冻土的本构模型,与实测成果吻合更好,可用于U形混凝土衬砌渠道抗冻胀设计.     

考虑渠内水影响的冬季输水渠道冻胀的数值模拟

针对季冻区冬季输水混凝土梯形衬砌渠道在运行中的冻胀问题,本文进行水热力耦合模型数值模拟,分析渠道供水期渠内水对渠道冻胀量的影响。在利用水热力耦合模型,同时结合水热力相互作用方程和有限元分析方法对供水期的梯形混凝土衬砌渠道的3个基本物理场实施计算,并与停水期混凝土梯形衬砌渠道的三场实施对比,最后结合实测数据进行误差解析。结果表明:冬季输水混凝土梯形衬砌渠道的3个基本物理场与停水期明显不同,但根据模拟所得数据可建立冬季输水混凝土梯形衬砌渠道冻胀预测曲线,并经分析比对后发现预测构造曲线与原型观测曲线基本重合;季冻区冬季输水混凝土梯形衬砌渠道供水期与停水期的渠道最大冻胀量相差约65 mm,表现出显著差异。上述结果表明,渠内水是渠道冻融循环中热源补给的重要来源之一,是冻胀量产生差异的重要原因,因此在渠道冻胀研究中极有必要考虑渠内水的影响。     

整体式U形渠道不同断面结构抗冻胀性研究

针对倾角与渠道衬砌抗冻胀性定量关系存在不足的问题，以河套灌区D80整体式U形渠道为例，结合力学模型和数值模拟，分析不同条件下适用于当地冻胀环境的整体式U形渠道断面结构.结果表明:倾角越小渠道越窄深，渠顶水平冻胀量越大，渠底应力越大；反之，倾角越大渠道越宽浅，渠底竖向冻胀量越大.渠基土冻胀性、渠道混凝土衬砌强度和厚度对渠道抗冻胀性影响较大.对于亚黏土基土，选择0.07m厚衬砌，10°倾角为宜；对于粉土基土，选择0.08m厚衬砌，13°倾角为宜.     

聚合物涂层与沥青混凝土衬砌渠道冻胀模拟

为了研究青混凝土与柔性增强涂层材料两种防渗抗冻胀技术的有效性,采用有限元分析软件ADINA,对其进行温度场、变形场及应力场仿真分析,研究了衬砌板的冻胀变形及其法向冻胀力和切向冻胀力分布规律,并分析衬砌板的应力及破坏规律;通过与普通混凝土衬砌对比分析,指出采用沥青混凝土、柔性增强涂层材料等柔性防渗抗冻胀材料不仅能使衬砌板的冻胀量及冻胀力更加均匀,而且通过释放变形,可使其法向及切向冻胀力减小25%～46%,可有效控制衬砌渠道冻胀破坏.     

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。     

卵石嵌套结构在泉水溢出带渠系改造工程中的应用

为了解决玛纳斯河流域骨干渠道渗漏、冲刷、磨蚀、冻胀等问题,本文通过对玛纳斯河流域泉水溢出带渠道冬季冻胀现象及原因的受力分析,介绍了在蘑大引洪渠改造中,采用混凝土网格嵌套干砌卵石衬砌的设计方案,其特点是能排出基土渗水以消减冻胀,流速分布均匀,受力合理,防冲耐磨,减少了原混凝土衬砌在主冻胀带频繁发生冻胀的现象,是一种在同类条件下值得推广的衬砌形式。     

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。     

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。     

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。     

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。     

梯形衬砌渠道边坡(m)的优选方法

在梯形渠道水力最佳断面计算及梯形衬砌渠道侧墙稳定性计算的基础上,根据侧墙厚度变化和渠道占地变化所引起费用变化的经济分析,提出了梯形衬砌渠道主要由满足侧墙强度要求的最小板厚决定边坡（ｍ）的方法,改变了过去渠道设计中仅凭经验或单纯以水力断面最优选取边坡的局限性。据此优选的边坡（ｍ）既兼顾了水力断面最优又具有侧墙的稳定性,从而使衬砌量最小。     

预制砼板衬砌渠道防止冻害措施

预制砼板防渗衬砌渠道的冻融破坏,给灌溉渠道工程的安全使用造成了威胁,缩短了灌溉渠道的使用寿命,影响着灌溉渠道工程效益的发挥。本文在分析预制砼板衬砌渠道冻融破坏原因的基础上,对其在防止冻害方面所采取的以结构为主的措施进行了综合论述,其中,提出采用正六边形代替传统的长方形和正方形砼预制板块作为衬砌结构,其防止冻害的效果更为理想,并就其原因进行了初步探讨。     

渠道衬砌板切缝过程的数值仿真方法

混凝土衬砌板是输水渠道的重要组成部分,现代大型渠道通常采用机械化施工,衬砌板通常是先浇筑一段,再择机切缝,工程实践表明,衬砌切缝时时间的选择对于衬砌板裂缝的预防至关重要,要根据仿真计算对衬砌板的切缝时间进行优化,切缝过程仿真算法必须合理高效.鉴于此,针对衬砌板的切缝过程,提出了虚功原理的直接卸荷法,同时基于无厚度接触单元提出了接触单元法,介绍了两种算法的实现原理和实现要点,通过算例对比,验证了两种算法的正确性和可靠性.     

纵向裂缝对隧道钢筋混凝土衬砌结构影响的试验

基于荷载 结构模型,开展了钢筋混凝土衬砌的加载试验.通过分析钢筋混凝土衬砌加载过程中结构的变形和裂缝展开规律,获得了纵向裂缝深度与结构转动刚度的关系曲线,提出了单一裂缝情况下钢筋混凝土衬砌的计算模型.该模型根据连接弹簧单元来模拟衬砌裂缝,弹簧单元的参数根据衬砌结构试验结果和理论分析确定.通过该模型得到的承载安全系数可以评价带裂缝衬砌是否需要进一步加固,对实际隧道工程具有指导意义.     

某水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂缝机理分析

结合某水工隧洞衬砌所发生的裂缝情况，通过现场调查获取了第一手资料，并经过分析和计算，取得了水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂机理分析成果。计算结果与原型观测资料相比吻合良好。该研究对水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂缝机理分析具有参考价值。     

双层钢板混凝土复合井壁设计计算方法研究

通过对双层钢板混凝土复合井壁结构受力分析指出,由于内、外钢板筒的约束作用,中间混凝土层完全处于三轴受压应力状态,混凝土抗压强度得到了较大程度地提高。根据现行混凝土结构设计规范关于多轴应力状态下混凝土强度验算的相关规定,提出了双层钢板混凝土复合井壁设计计算新方法,并得到了模型试验的验证,通过实例计算结果表明,采用这一新方法设计的井壁结构不但安全可靠,而且还可大大降低井壁混凝土的设计强度等级或减薄井壁厚度,解决了特厚表土层钻井井壁结构的设计计算难题。目前,该方法已应用于工程实际的井壁结构设计中。     

U形渠道与U形渠道衬砌机设计探讨

介绍了U形渠道的优点，阐述了U形渠道衬砌机的技术参数与机械性能，并就进一步研制和设计大型U形渠道衬砌机提出了新的设计思路。     

热力耦合作用下圆形水工隧洞围岩弹塑性解析解

为研究圆形水工隧洞围岩弹塑性区受力特点,基于Mogi-Coulomb强度准则和弹塑性理论,考虑温度和衬砌结构的影响,推导热力耦合作用下水工隧洞围岩应力、洞壁位移和围岩塑性区半径的解析解。依托新疆某高地温水工隧洞工程进行计算分析,对中间主应力系数、温度、混凝土强度、衬砌厚度和围岩应力分布及塑性区半径间的关系展开参数分析。结果表明：温度变化产生的拉应力会使衬砌结构对围岩支反力减小,围岩塑性区半径和洞壁位移有所增大,隧洞岩体稳定性变差;中间主应力系数b对岩体强度影响较大,b=0.5时围岩塑性区半径明显小于不考虑中间主应力时的塑性区半径;提高混凝土强度和增加衬砌厚度在初始阶段都能明显限制围岩塑性区发展,虽后续效果都不佳,但增大衬砌厚度更能限制围岩塑性区发展。     

埋藏式钢筋混凝土岔管的有限元计算范围

采用有限元法研究了埋藏式钢筋混凝土岔管的计算范围。研究中认为混凝土衬砌及围岩是线弹性体，并考虑了围岩不同弹性模量对计算范围的影响。算例给出了埋藏式钢筋混凝土岔管关键部位的应力受相关因素影响的情况。最后通过综合分析得出了埋藏式钢筋混凝土岔管的有限元计算范围值。