太阳辐射作用下冻结期衬砌渠道温度场分析

【目的】对季节性冻土区衬砌渠道在太阳辐射作用下的温度场进行数值模拟,分析太阳辐射对渠道温度分布的影响。【方法】利用Hottel太阳辐射模型,结合热传导理论和有限元分析方法,考虑渠道自身的遮蔽作用,对太阳辐射作用下的梯形衬砌渠道的温度场进行计算。【结果】提出了梯形渠道太阳辐射的计算方法;衬砌渠道表面太阳辐射的日变化表现为早晚最小、中午最大;渠道阴、阳坡接受到的太阳辐射差异明显,阴坡太阳总辐射约为阳坡的20%;渠道表面温度的日变化趋势与大气温度相同,近似为正弦分布,其温度变幅小于大气温度变幅,变化滞后于太阳辐射约2.5h,阴、阳坡温度最大相差4℃左右,阳坡温度值与日间温度增加速率均大于阴坡。【结论】渠道温度变化与太阳辐射有密切关系,阴、阳坡接受到的太阳辐射量不同是渠道温度存在较大差异的原因,太阳辐射是渠道冻融循环的动力,在渠道冻胀研究中必须考虑太阳辐射的影响。     

基于气候学分析的寒区混凝土衬砌渠道冻害机理研究

为了进一步分析寒区渠道衬砌冻害机理,从气候学角度,基于能量平衡原理,采用原型观测试验,研究了渠坡日平均日照时长和太阳辐射量的分布规律及其与渠基冻结特征的关系。结果表明,试验条件下,渠坡横断面各部位冻结期日平均日照时长、总辐射和净辐射呈不对称不均匀分布;渠道从渠底靠近阴坡坡脚3/4处至整个阴坡,日平均太阳净辐射为负值,渠基能量处于亏损状态;阴坡平均冻深为阳坡的1.5倍,阴坡平均冻胀量为阳坡的1.7倍。渠基能量收支的横向差异产生的横向不对称不均匀分布的温度场是渠道冻害的主要原因。     

高地下水位弧底梯形混凝土衬砌渠道冻胀断裂破坏力学模型及应用

【目的】在线弹性断裂力学的基础上,对高地下水位弧底梯形混凝土衬砌渠道冻胀断裂破坏力学模型进行研究,为弧底梯形衬砌渠道的设计提供依据。【方法】将高地下水位弧底梯形渠道混凝土衬砌简化为简支梁结构并建立其冻胀力学模型,在考虑材料本身缺陷的基础上结合断裂力学理论,提出了高地下水位弧底梯形渠道冻胀断裂破坏力学模型。运用断裂力学及结构力学等相关理论,考虑法向冻结力的作用,通过适当的简化计算弧底梯形渠道衬砌的相关内力,并提出适用于弧底梯形渠道衬砌的断裂力学破坏准则,利用计算实例对所建立的渠道冻胀断裂破坏力学模型进行验证。【结果】渠道衬砌板的冻胀断裂符合Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的特点,通过建立的弧底梯形渠道混凝土冻胀断裂力学模型,可以计算出渠道阴坡、阳坡、渠底的衬砌板厚度。计算实例证明,所建立的高地下水位弧底梯形渠道冻胀断裂破坏力学模型正确可行、简单实用。【结论】弧底梯形混凝土衬砌渠道优于梯形渠道,是一种冻胀力及冻胀变形较小的结构形式。     

混凝土衬砌渠道保温效果的研究

在北方寒旱区,防渗衬砌渠道面临的难题之一就是冻害,冻胀破坏对水利工程的危害较大,因此刚性衬砌渠道的防冻胀研究是重要的工程技术问题。针对内蒙古自治区季节性冻土地渠道混凝土衬砌严重冻胀破坏现状,提出在该地区渠道混凝土衬砌下面铺设不同厚度的新型保温材料聚氨酯保温板来解决,并在该地区进行了现场试验。通过采用数值模拟的方法,模拟现场各种保温措施工况,并与实际监测得到的数据对比分析,得出该地区阴坡渠道采用6 cm厚的聚氨酯保温板可削减冻胀量12.5 cm,削减冻深35 cm,冻胀削减率达到80%。在满足渠道冻胀原则的情况下,可有效地阻止衬砌体冻胀损坏。不仅解决了渠道衬砌冻胀破坏问题,而且为后续渠道衬砌施工中聚氨酯保温板厚度设计提供了技术支撑。     

玻璃钢衬砌渠道在灌区节水灌溉防渗中的应用

为解决干旱地区农业生产用水困难,越来越多的大中型灌区在干旱地区修建,然而灌区渠道渗漏问题一直是困扰其发展的难题。本文通过结合相关规范,利用通用有限元软件ADINA针对甘肃省疏勒河流域昌马灌区东干渠无衬砌措施的渠道(土渠)与玻璃钢衬砌渠道进行了数值模拟对比分析。结果表明:玻璃钢衬砌渠道渗漏量显著减小,为以后干旱地区节水灌溉工程提供科学可行的方法。     

挤塑聚苯板在混凝土衬砌渠道冻胀防治中的应用

针对季节性冻土区山东省聊城市位山灌区混凝土衬砌渠道的冻融破坏问题,利用ANSYS有限元软件建立铺设不同厚度挤塑聚苯板的混凝土衬砌渠道模型,计算其瞬态温度场分布和位移场分布,并结合相关实测数据进行分析。结果表明,经一年持续观测,在日最低气温随时间变化的外界环境条件下,不论是否铺设挤塑聚苯板,最大冻结深度出现的时间相对于年最低气温出现的时间来说均具有滞后性。通过对铺设不同厚度挤塑聚苯板渠道产生的冻胀量和渠基土的冻结深度进行比对分析,得出挤塑聚苯板的保温作用原理,推测选用5 cm挤塑聚苯板对该灌渠进行冻胀防治已满足工程要求。本研究加入了瞬态温度场计算,这一方案具有一定的先进性,可为今后混凝土衬砌渠道冻胀防治研究提供参考。     

开挖及衬砌对泄洪洞围岩稳定性影响

为研究某水电站泄洪洞开挖、衬砌等施工过程对洞周围岩稳定性的影响,本文通过对泄洪洞桩号0+120至0+320的一段进行数值模拟分析,利用有限元软件ANSYS建立模型并剖分网格,利用有限差分软件FLAC3D对其进行开挖、施加衬砌计算,通过洞周位移、应力来分析由于开挖造成的地应力释放以及施加衬砌对洞周围岩稳定性的影响。     

弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏的力学模型研究

【目的】探讨弧形坡脚梯形渠道衬砌结构冻胀破坏的力学模型,以科学指导衬砌体的设计与建设。【方法】通过对弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏机理及破坏特征的分析,指出了弧形坡脚梯形渠道砼衬砌整体结构的计算简图,是在法向冻胀力、切向冻结力和重力共同作用下的近似薄壳拱形结构,基于此建立了该砼衬砌整体结构冻胀破坏的力学模型。【结果】求出了冻胀控制内力及最大拉应力的计算公式,并结合砼板抗裂条件,给出了胀裂部位、衬砌板厚及抗冻胀破坏验算的一系列计算方法。【结论】弧形坡脚梯形渠道砼衬砌结构较梯形渠道法向冻胀力数值小、分布均匀、恢复力大,整体适应变形及抗冻胀能力强,从而优于梯形断面,为弧形坡脚梯形渠道防冻胀设计提供了科学依据。     

引大入秦灌溉工程甘露池分干渠冻胀破坏的原因分析及防治措施

混凝土衬砌渠道在运行中防冻胀破坏的问题显得越来越突出，轻者出现裂缝、鼓胀，降低了应有的防治效果，重者影响到通水运行。因此找出冻胀破坏的原因，并加以防治，便成为运行管理中亟待解决的问题。本文通过对甘露池分干渠混凝土板衬砌渠道冻胀破坏情况的现场调查，从渠道冻张破坏的形式入手，分析原因，提出几种防治措施。     

光照对贵定云雾贡茶酶和氨基酸含量年变化规律研究

通过选取相近海拔高度的阳坡、阴坡、半阳半阴坡和林下四种不同光照条件,以贵定云雾贡茶实生苗为研究对象,分析各种光照条件下氨基酸和酶含量的年变化规律。分析结果表明：在4种不同光照条件下,丙二醛含量的大小顺序为：林下〉阴坡〉阳坡〉半阴半阳;超氧化物歧化酶（SOD）活性大小顺序为：半阴半阳〉阳坡〉林下〉阴坡;氧化氢酶（CAT）活性大小顺序为：半阴半阳〉阴坡〉林下〉阳坡;过氧化物酶（POD）活性大小顺序为：阳坡〉林下〉半阴半阳〉阴坡;氨基酸含量大小顺序为：阳坡〉半阴半阳〉林下〉阴坡。氨基酸含量最高主要集中在4-5月份。结论：光照对于茶叶生长最有利的条件为半阴半阳,茶叶品质最好的月份是4-5月。     

引大秦灌溉工程甘露池分干渠冻胀破坏的原因分析及防治措施

混凝土衬砌渠道在运行中防冻胀破坏的问题显得越来越突出,轻者出现裂缝、鼓胀,降低了应有的防治效果,重者影响到通水运行。冈此找出冻胀破坏的原因,并加以防治,便成为运行管理中亟待解决的问题。本文通过对甘露池分干渠混凝十利砌渠道冻胀破坏情况的现场调查,从渠道冻胀破坏的形式入手,分析原因,提出几种防治措施。     

水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋模型与方法探讨

【目的】针对当前水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋方法不能反映水工压力隧洞衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合受力机制的不足,寻求建立一种新的配筋方法,为水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋的设计提供参考。【方法】从水工隧洞的实际性状入手,分析衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合作用,借助于FINAL有限元程序,建立非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型,基于莫尔-库伦强度准则进行非线性数值求解,并通过实例与"公式法"计算结果进行比较。【结果】通过算例发现,利用所建立的非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型,计算得到围岩-混凝土-钢筋联合作用条件下的衬砌配筋量、钢筋应力、混凝土裂缝宽度,直观展现了衬砌裂缝处钢筋应力的集中现象。计算结果较"公式法"更为直观,配筋结果较"公式法"偏大,更符合实际情况。【结论】所建立的非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型能够综合考虑水工压力隧洞衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合作用,并能通过非线性有限元求解,得到任意部位的钢筋应力及混凝土裂缝的分布规律,较以往的方法有明显优越性。     

通透肋式拱梁隧道地震响应分析

根据有限元动力分析原理,利用Abaqus软件对龙瀑通透肋式拱梁隧道进行工况模拟,在静力分析的基础上进行地震响应分析,通过改变地震波的幅值获得了加速度、隧道衬砌动力、边坡安全系数响应规律。分析结果表明：随着地震波幅值的增加,加速度放大系数随之而减小,衬砌加速度放大系数与围岩应力出现截然相反的分布,边坡加速度放大系数呈现鞭梢效应。隧道整体呈现为左侧偏压隧道,随着幅值增加,偏压侧应力增幅速率显著高于右侧通透拱梁侧,但应力增幅程度最大处位于衬砌的拱顶与仰拱处,最大可达5.5倍。边坡安全系数在随着地震动震幅增加显著降低,最低达到1.05,边坡破坏模式由静力状态下的出现塑性贯通区形成滑动面失稳,转为围岩-衬砌挤压错动出现大变形失稳。     

浅谈北方地区干渠渠道防冻胀措施

我国北方冬季寒冷,尤其是东北地区,最大冻土层深达2m,一般地区也平均达1.5m左右,从而对于各种干渠渠道都存在不同程度的冻胀现象,因此,对渠道冻害的防治十分重要,现将渠道一般冻害类型、成因及防治措施进行分析及探讨如下。1干渠砼衬砌渠道的冻害类型冻害破坏主要有以下三种类型：1.1冻胀隆起型干渠多数发生在距边坡底部1/3附近出现一条或几条纵向裂缝并垂直板面向外隆起。预制板衬砌的渠道,其裂缝也都发生在距边坡底部1/3附近。     

基于非对称冻胀破坏的大U形混凝土衬砌渠道力学模型

【目的】科学指导冻土地区大U形混凝土衬砌渠道的设计建设。【方法】针对大U形混凝土衬砌渠道的冻胀机理和冻胀破坏特点,通过适当的假设,建立了大U形混凝土衬砌渠道非对称冻胀破坏的力学模型。【结果】只需选取最大冻结力一个参变量,即可求解渠道衬砌板上的冻胀力,并结合混凝土板抗裂条件,给出内力、胀裂部位、冻胀抗裂板厚及抗冻胀破坏验算等一系列计算方法。【结论】工程实例计算表明,该模型安全合理、简单实用,可为大U形混凝土衬砌渠道防冻胀设计提供科学依据,并为建立其他形式的渠道冻胀破坏力学模型提供参考。     

高地下水位弧底梯形渠道混凝土衬砌冻胀破坏力学模型探讨

【目的】探讨高地下水位弧底梯形渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏的力学模型,为实际工程中衬砌体的设计与建设提供参考。【方法】根据冻土力学、材料力学及高等数学知识,提出渠道坡板的计算简图是在法向冻结力、切向冻结力和法向冻胀力共同作用下的简支梁,渠底板是与两衬砌相互作用的压弯构件,进而依据合理的简化和假设,提出并建立高地下水位弧底梯形渠道混凝土冻胀破坏的力学模型,并进行了实例应用研究。【结果】通过建立的高地下水位弧底梯形渠道混凝土冻胀破坏力学模型,不仅能计算出弧底梯形渠道坡板、底板的控制内力及最大弯矩作用点,而且可以计算出渠道衬砌渠坡板所受的法向冻结力,并可估计混凝土板可能发生胀裂的位置。【结论】弧底梯形渠道混凝土衬砌结构法向冻胀力小,法向冻结力作用点在距渠顶1/5处,整体变形及抗冻胀能力强,并优于梯形渠道,为以后的渠道防冻胀设计提供了科学依据。     

“U”型混凝土预制槽的施工

景电灌区二期工程，从黄河分十三级提水，该区平均提水高程545．52m，设计流量18m^3／s，加大流量21m^3／s，灌溉面积3．47万hm^2。由于电力提水扬程大，耗电多，水费高，在设计中对支渠以上114．42km渠道做了砼衬砌。但因衬砌渠道运行时间较长，东西走向渠道衬砌工程的阴坡、南北走向的两坡脚及底部普遍表现为衬砌面开裂，而衬砌面变形相对不明显，裂缝两边砌体无错位，缝宽在1cm以下，初始阶段在冻融后大都能基本闭合。随着时间的推移，冻胀程度逐年增大，导致衬砌面较大范围内折裂，缝变宽，折角较大，鼓胀，严重影响过水，采用维修补救措施无济于事。对冻胀严重而失去防渗能力的渠道进行改建时，常采用预制“U”型槽混凝土辅筑渠道，以减少渗漏，防止冰胀。下面就以“U”型渠道的施工加以介绍。     

轴向冲击载荷下薄壁圆管动力屈曲有限元分析

采用了屈曲分析的有限元基本理论,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟了薄壁圆管在轴向冲击载荷作用下的屈曲变形过程,得到了薄壁圆管的塑性变形、等效应力和等效应变等计算结果。     

寒冷地区灌区渠道衬砌防冻胀工程技术

本文主要以寒冷地区灌区渠道衬砌防冻胀工程技术为重点进行阐述,结合当下寒冷地区发展现状,分析了寒冷地区灌区渠道衬砌冻胀现象产生的原因,并介绍了渠道衬砌防冻胀自适应断面技术、基土层保温技术、基土层防水技术、基土层换填技术等寒冷地区灌区渠道衬砌防冻胀工程技术。     

谈固原灌区衬砌渠道的破坏原因及防治对策

通过对固原灌区衬砌渠道冻胀破坏内在机理和影响因素的分析,介绍了衬砌渠道防冻胀破坏的几种措施,使固原地区衬砌渠道应用中的防冻胀破坏措施效果良好。