渠道苯板变厚度铺设抗冻胀数值模拟分析

利用有限元软件ADINA按瞬态温度模式加载温度,对衬砌渠道冻胀过程进行了数值模拟,研究了不铺设苯板,均布铺设10cm厚苯板和变厚度苯板铺设三种状态下渠道温度场的变化规律。结果表明:变厚度苯板铺设不仅能达到均布铺设苯板时的效果,而且节省了材料从而降低了整个工程的造价,是一种经济适用的方法。     

防渗抗冻技术在水利工程中应用成果的探讨

在水利工程中已经应用的防冻胀和防渗技术主要有聚乙烯薄膜防渗,聚苯乙烯苯板保温技术和砂砾石换填抗冻胀,渠堤垂直铺塑防渗技术等。该文通过对几种渠道防渗抗冻技术在实际应用中的对比分析,提出了几点提高该地区中小型水利工程使用寿命的途径。     

季节性冻土区冬季输水渠道新式防冻胀结构的数值模拟

目前季节性冻土区冬季停水渠道的保温防冻胀措施已经有很多,并且已经基本成熟,在工程中的应用效果也很好,但冬季输水渠道一般直接套用冬季停水渠道的防冻胀措施,因此,迫切需要找出一种针对冬季输水渠道的防冻胀措施。本文采用有限元软件,利用热阻等效原理对冬季输水渠道的温度场、应力场、位移场进行数值分析,最终提出一种适用于冬季输水渠道的新式保温防冻胀措施。该措施主要是在渠坡顶部和水面以上边坡板后铺设聚苯乙烯保温板,水面以下不铺设保温材料。模拟结果表明:新式保温结构等温线较无保温措施的情况分布更加均匀,并且可以极大的降低和改善渠道水面、空气、衬砌板交界处及其附近的应力分布情况;厚度为0、8、10、12、13、14、15cm的聚苯乙烯保温板被铺设后,渠道混凝土衬砌板最大位移依次分别为6.25、3.7、3.25、2.75、2.5、2.46、2.35 cm,从中取出最优的保温板厚度为13 cm,此时冻胀量由6.25 cm降至2.5cm,符合规范要求。本文提出的季节性冻土区冬季输水渠道新式防冻胀措施不仅可以节约工程成本,而且还能减少渠道的次数维修和延长其使用年限。     

多年冻土路堤水平排水板的作用机理与试验研究

为了解决青藏高原的冻土浅层雨季雨水下渗和蒸发所产生的冻土冻胀与融沉问题,在青藏高原开展水平排水板结构性路基和普通通风路基的原位模型对比试验,并从理论上探讨水平排水板在多年冻土路基中浅层重力排水和结构加劲的作用机理,确定水平排水板的铺设参数;运用光纤监测技术对水平排水板在多年冻土路基中的变形进行监测,对比分析水平排水板铺设与否这2种条件下冻土路基变形监测结果.研究结果表明:铺设水平排水板缩短了冻胀变形的冻结期,延长了相对稳定的稳定冻结阶段,减小了冻胀变形范围和冻胀变形;在铺设水平排水板的路基段,最大融沉变形为3.7 mm,累计最大冻胀变形为5.7 mm,而在未铺设水平排水板的试验路基段,最大融沉变形为3.1 mm,累计最大冻胀变形为9.2 mm.水平排水板在冻土路基工程中,可以有效控制雨水量在路堤下的下渗,减小雨水下渗量所带来的多年冻土路基的冻胀变形.     

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。     

浅谈外贴苯板保温复合墙体施工

外贴苯板保温复合墙体是当今土建工程施工中一项关键工序,如何做好外墙苯板粘贴是这项工程成功与否的关键工序。     

JS-18防水卷材在护坡防渗工程中的应用研究

JS-18防水卷材是水利部排灌中心和科技推广中心承担的国家“863”攻关成果项目之一，该产品是针对目前水工建筑物冻胀破坏问题严重、水资源紧缺、农业灌溉水利用系数低下及缺水严重的现状而提出的，该防水卷材铺设于混凝土衬砌面层与土基之间，能起到防渗、保温，防止混凝土冻胀破坏的作用，产品成熟，质量稳定，是传统防渗材料的最佳替代产品。     

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。     

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.     

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。     

浅析当前墙体保温技术存在的问题

分析比较了苯板、钢丝网架聚乙烯板、高保温砌块、夹心保温墙、外保温墙板、内保温等材料的保温效果。     

高台县渠道衬砌防冻胀成因分析及措施

冻胀是造成高台县节水改造工程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,通过渠道冻胀破坏机理分析和各种抗冻胀措施对比,指出了采用的各种防冻胀措施的优缺点,对今后渠道工程抗冻胀问题处理具有重要意义。     

浅谈外墙苯板保温的质量控制

本文对外墙苯板保温的质量控制进行了论述.     

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。     

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。     

沙湾县平原区渠道抗冻胀设计

本文通过不同角度分析沙湾县平原区渠道的抗冻胀设计，为相似条件下渠道的抗冻胀设计提供了经验，并且该设计既节省了投资又满足实际运行要求。     

寒区隧道保温层铺设长度的计算方法

目前寒区隧道保温层铺设长度的设计要求隧道洞内温度场已知,为克服设计时暂无洞内气温实测资料的问题,基于由隧道进、出口气象条件及隧道地形条件求解的温度场解析解,提出了一种保温层铺设长度的计算方法.首先根据由隧道进口气象参数得到的洞内空气年温度振幅与由出口气象参数得到的洞内空气年温度振幅相等这一条件,计算得到受进出口气象影响的临界长度lM.当距隧道进口的长度小于临界长度lM时,利用进口气象参数计算隧道进口段围岩及衬砌温度场;当距隧道进口的长度大于临界长度lM时,利用出口气象参数计算出口段围岩及衬砌温度场,然后由隧道温度场中初期支护与围岩交界面出现0℃的位置确定保温层铺设长度.在铺设保温层后,洞内空气与围岩的对流换热发生变化,根据未铺设保温层和铺设保温层两种情况下的流入控制体的能量相等的条件,推导了保温层铺设长度的修正系数,从而计算出保温层铺设的最终长度.结合实际工程,利用提出的方法计算出保温层铺设长度,分析了关键参数对铺设长度的影响,结果表明:铺设长度随着地温梯度的增加逐渐减小,铺设长度随洞内风速的增加迅速增大.     

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。     

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.     

保温层变形对刚性防水屋面的影响

通过对保温层的温度变形。干缩变形和冻胀变形的理论及试验分析,认为只要刚性防水屋面设计合理,按规范施工,保温层的小变形对防水层是没有不良影响的。并通过实验确定保温层的起始冻胀含水量,这对施工中控制含水量很有好处。