浅谈防止衬砌渠道破坏

为确保渠道安全及防止水量渗漏 ,需要对渠道进行衬砌。随着工农业生产的迅速发展 ,水资源日益紧缺 ,衬砌渠道更显得尤为重要。关于防止衬砌渠道破坏问题 ,笔者认为 ,在水利史上 ,尽管人们做了大量的探讨 ,但还有很多问题有待进一步探讨 ,尤其是冻胀问题。下面就防止衬砌渠道破坏问题谈些粗浅认识。1　衬砌渠道破坏形式衬砌渠道破坏形式从实地看大体上分为局部破坏和整体破坏。局部破坏是在局部地方混凝土板或浆砌石出现塌陷破坏和凸起破坏 ,局部破坏一般多出现在新衬砌的渠道上 ;如盐环定扬水和 12 3 6工程刚试水时经常出现这种情况。整体…     

一种用挠度方程计算渠道冻胀内力的方法

季节性冻土地区的渠道衬砌易遭受冻胀破坏。【目的】探明渠道衬砌的冻胀破坏机理。【方法】采用力学理论基本计算方法,考虑渠道衬砌自重、法向冻胀力、法向冻结力和切向冻结力等4种作用力,建立了U形渠道直坡板的挠度方程,依据渠道衬砌坡板不同位置的实测冻胀量,联立方程组,求解出未知冻胀力。【结果】利用该方法可以简单准确计算渠道直坡板的最危险截面位置和未知冻胀力;利用该模型的解析解对渠道实测冻胀量进行计算比较分析,该模型计算出的冻胀力与实测值吻合度高。【结论】该方法易于准确求解渠道衬结构的砌冻胀内力。     

利用嵌固板理论计算隧洞衬砌施工期温度应力

阐述了嵌固板温度应力计算原理。利用嵌固板理论计算了三峡水利枢纽永久船闸输水系统隧洞衬砌NY9、NY10结构段的温度应力，并与实测结果进行了对比分析。结果表明，只要满足基本条件，利用嵌固板理论计算隧洞衬砌施工期温度应力并进而制定温控措施是可行的。     

两拼式U形渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏力学模型

两拼式小型U形渠道混凝土衬砌属薄壳拱形结构。通过对两拼式小型U形渠道砼衬砌冻胀破坏机理及破坏特征的力学分析,确定了在法向冻胀力、法向冻结力及切向冻结力和重力共同作用下混凝土衬砌整体结构的计算简图,建立了该衬砌结构冻胀破坏的力学模型并推导出冻胀控制内力及最大拉应力的计算公式。结合混凝土板抗裂条件,给出了胀裂部位、衬砌板厚及抗冻胀破坏验算的方法。结果表明,与三拼式U形渠道相比,两拼式U形渠道衬砌结构法向冻胀力小、分布均匀、恢复力大、整体适应变形及抗冻胀能力强。     

宁夏支渠结构现状及衬砌破坏成因

针对宁夏支渠衬砌运行中出现冻胀破坏严重现象，通过对灌区现有支渠的梯形断面、U形断面、弧底梯形断面、弧形坡角梯形断面和梯形混合断面（衬砌板＋砌石护脚）5种衬砌结构型式进行调查，阐述了各种衬砌结构的破坏状况、破坏原因和影响因素，着重从渠道结构、断面型式、流量、走向、挖填方、地下水位、施工工艺等方面进行分析，通过引用大量的调查资料分析说明各种衬砌结构的优缺点，提出结构优化的建议，这将对宁夏支渠的节水改造，防治渠道冻胀破坏，延长渠道使用寿命等方面起到积极的作用。     

长距离调水工程渠道裂隙岩质边坡渗流模拟

长距离调水工程选址时不可避免地经过裂隙发育地层，地层中裂隙对边坡渗流场有着重要影响，可能诱发渠道产生渗透破坏。以胶东调水工程莱州段部分渠段为研究对象，以实测裂隙分布情况为样本，基于蒙特卡洛法生成随机分布的裂隙网络，采用COMSOL有限元数值计算软件分别基于孔隙模型和裂隙模型开展不同降雨条件下渠道裂隙岩质边坡渗流分析。结果表明，裂隙模型的湿润峰运移速度比孔隙模型快，孔隙水易提前与地下水接触，造成边坡位置地下水位上涨；相同降雨强度、地下水位条件下，裂隙模型的渠道坡脚处水头值较孔隙模型的大，更易造成渠道衬砌板破坏；相同降雨条件下，裂隙的存在使得衬砌板的破坏时间提前，还会扩大破坏范围，降雨强度越大，破坏面积越大。     

寒区冬季输水渠衬砌的冻胀破坏及防治措施研究

指出了寒区冬季引水刚性衬砌渠道的冻胀破坏是由于水位线以下渠基土无冻胀无变位而水位线以上的渠基土冻胀变位,再加上静水压力,衬砌板的自重及水流的振动作用,使边坡板在水位线附近未冻结的部位被拉断或被折断而引起.寒区冬季引水刚性衬砌渠道的冻胀破坏有别于冬季不输水渠道的冻胀破坏,即其冻胀破坏部位较高,多发生在边坡板的中1/3的范围内,而且冻胀量大,衬砌板破坏后隆起高度大.据此提出了边坡采用基土换填和设置保温层法来有效地防治渠道冻胀破坏.同时阐述了换填方法的原则及选用保温措施时的选材依据及合理地确定保温层尺寸方法.     

输水隧洞衬砌混凝土施工期温度观测与应力分析

为了研究输水隧洞衬砌混凝土施工期的温度和应力变化规律，根据罗斯法水利枢纽输水隧洞衬砌混凝土边墙的温度观测成果，采用嵌固板理论对衬砌的混凝土边墙的温度应力进行了简化计算分析。得出了特殊点温度历时曲线和典型点应力历时曲线，并对衬砌混凝土的温度控制提出了一些有益的建议。     

渠道防渗防冻复合衬砌结构的研究

在我国北方地区的渠道衬砌工程中,存在着因基土冻胀而造成的衬砌破坏问题。本文提出了以珍珠岩板作为衬砌渠道防冻胀新材料,以及制作珍珠岩板和混凝土防渗板相结合复合板的生产工艺。这为我国季节性冻土地区渠道防渗工程的设计提供了依据。     

考虑土与板间摩擦力的两拼式U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型

针对宁夏引黄灌区混凝土衬砌渠道冻胀破坏严重的现状,以小U形渠道为研究对象,建立了考虑摩擦力的两拼式U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型,探讨土工膜混凝土复合衬砌体与渠基土之间的摩擦力对渠道衬砌板内力分布以及渠道抗冻胀的影响,并通过算例进行了对比验证。与刚性混凝土衬砌渠道相比,加入土工膜后,复合衬砌体产生了允许范围内的冻胀位移量,削弱了冻土对衬砌板的切向约束力,改善了衬砌体的受力状态,使冻胀量分布更加均匀,渠道冻胀力、冻结力减小,抗拉强度提高,抗冻胀能力有所增强。     

渠道冻胀敏感性数值模拟分析

渠道冻胀破坏机理复杂,其主要影响因素可归纳为土、水、温与附加荷载等4个方面。为了探明渠道冻胀影响因素对于混凝土衬砌渠道的影响程度和规律,利用正交实验设计理论,选取渠道冻胀不均匀系数作为评价指标,渠道断面形式、混凝土衬砌板厚度、分缝位置、渠基土冻胀系数和混凝土衬砌板弹性模量E作为影响因素,利用有限元软件ADINA进行数值模拟,研究各因素对渠道冻胀的敏感性。结果表明,5个因素敏感性由大到小依次排列为:渠道断面形式渠基土冻胀系数分缝位置混凝土衬砌板厚度混凝土衬砌板弹性模量E,从而为探索混凝土衬砌渠道最有效的抗冻胀措施及设计方法提供了科学合理的方法和依据。     

复合土工膜与纳米混凝土衬砌渠道冻胀模拟

兼顾材料和结构的防渗抗冻胀技术受到广泛共识,复合土工膜具有防渗性能好,适应变形能力强等优点,混凝土加入纳米微粉可大幅提高其抗渗、抗冻性能且经济合理.为了研究这两种防渗技术的有效性,以甘肃靖会总干的梯形渠道为例,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,指出采用纳米微粉高性能混凝土、复合土工膜柔性防渗抗冻胀技术措施不仅能使衬砌板的冻胀量及冻胀力更加均匀,而且通过柔性释放变形,可使其法向及切向冻胀力减小30%～48%,可有效控制衬砌渠道冻胀破坏,为进一步优化结构与材料组合提供借鉴.     

韩墩灌区防渗衬砌工程破坏情况有改进措施

为了研究灌区防渗衬砌工程的稳定性，以韩墩灌区22km的衬砌总干渠为研究对象，对衬砌破坏的观察资料进行了分析，找出了破坏原因，并提出了在设计、施工和运行管理方面应采取的改进措施。     

扬黄渠道冻胀破坏的原因及预防措施研究

为解决固海扬黄灌区深挖方高地下水位渠道基土的冻胀融沉,导致混凝土板隆起滑塌等破坏问题。从渠道混凝土衬砌板破坏的实际情况出发,分析渠道衬砌混凝土板破坏的主要原因是渠道基土含水量过大,造成混凝土板的冻胀破坏;降低和排除基土中的含水量是解决和预防渠道冻胀破坏的主要措施。采用毛细透排水带与排水管相结合方式排除基土中的地下水,降低渠堤土体中的含水量,解决渠道混凝土板冻胀破坏问题。结果表明：采用毛细透排水带与排水暗管相结合的排水措施与没有排水措施的渠道段落基土含水量的平均值相对比,含水量在冻结初期、冻结期和春季融化后最大值比较分别降低了21.4%、14.7%和27.9%;渠道阳坡、阴坡和渠底的最大法向冻胀量分别降低了74%、79%和50%。说明采用毛细透排水带和排水暗管相结合的排水方式能有效降低和防止渠道冻胀破坏的发生。     

聚丙烯纤维混凝土衬砌堤坝应用数值模拟

素混凝土衬砌破坏一直是灌区建筑物健康发展的难题,由于素混凝土衬砌断面厚度较大、造价较高、衬砌自身刚性与背后堤坡之间存在较大间隙,在外界荷载的作用下常常发生破坏,从而严重威胁到灌区堤坝工程的安全运行。从堤坝衬砌破坏机理出发,针对破坏的位置以及破坏现象提出一种新型材料(聚丙烯纤维混凝土)堤坝衬砌形式,并利用通用有限元软件ADINA对素混凝土衬砌与聚丙烯纤维混凝土衬砌堤坝进行了数值模拟分析,结果表明:聚丙烯纤维混凝土衬砌同素混凝土衬砌堤坝相比应变基本相同,但其韧性与抗剪性能显著特高,是一种科学实际的衬砌方法。     

渠道衬砌混凝土板预制加工工艺研究与实践

渠道衬砌是目前我国实施节水灌溉的一种重要工程措施,预制混凝土板是渠道衬砌的主要材料之一,其质量的好坏对衬砌工程质量具有重要影响.结合多年来的工作实践,介绍了渠道衬砌混凝土板预制加工制作工艺,针对衬砌混凝土板预制过程中常见的质量问题进行了分析,提出了提高质量的具体措施.     

现浇混凝土衬砌渠道的施工工艺及流程

主要介绍混凝土衬砌渠道的施工方法、步骤及新工艺的运用;聚苯乙烯泡沫塑料板(简称苯板)防冻胀措施的采用,避免了混凝土衬砌板的冻胀破坏,大大延长了渠道的使用寿命;聚胺脂苯板伸缩缝的设置,由于在混凝土伸缩缝中镶嵌了弹性圆柱条,使聚胺脂的粘合性和延展特性得到充分发挥,既保证了混凝土板有足够的伸缩变形,又避免了聚胺脂的撕裂,减少了渠道水的渗漏损失.     

刚性衬砌渠道受冻胀时衬砌层受力的试验研究

为了研究刚性衬砌道受冻胀时衬砌层的受力状况，通过模型模拟试验研究，找出了刚性砌渠道受冻胀时边坡衬砌层（板）的受力情况与其下渠床上含水量渠道横断面高度分布之间的内在规律，为寒区刚性衬砌渠道如何采取防洪胀措施提供了科学依据。     

高水头水工隧洞钢筋混凝土衬砌承载特性分析

针对高压水工隧洞普遍采用的透水衬砌设计原则,总结了钢筋混凝土衬砌不同阶段的承载行为和损伤演化,模型能够描述损伤开裂后钢筋与混凝土之间的黏结滑移行为,通过耦合计算的方式分析了内水压力增加过程中水工隧洞衬砌的损伤演化过程及渗流场和围岩破坏区的分布形式。结果表明,考虑损伤开裂后部分内水压力由衬砌转为围岩承担,导致围岩破坏范围增大;考虑黏结滑移的刚化效应,开裂后的衬砌更不容易产生新的裂缝,符合水工隧洞的实际规律。     

宁夏渠道衬砌防冻胀试验研究

衬砌渠道冻胀破坏多年来一直影响着宁夏渠道的使用年限和安全运行。在对宁夏灌区多年来渠道衬砌型式及应用效果调查、分析、总结,并借鉴国内研究成果和成功经验的基础上,选取具有代表性的渠道汉渠作为试验段,设计12种不同衬砌结构型式,通过三年的试验观测,取得了大量的试验数据。对不同衬砌型式的防冻胀效果和技术经济指标进行综合分析比较,提出适合宁夏灌区特点、满足渠道安全运行、经济实用、防冻胀效果显著的混凝土板＋土工膜＋苯板＋砂砾石换填等多种衬砌结构型式。