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。     

季节性冻土地区渠道防渗防冻胀技术与应用模式

在我国北方季节性冻土地区,混凝土衬砌防渗渠道的冻胀破坏比较广泛,对工程的危害程度最大。在灌区续建配套与节水改造中,目前常用的渠道防冻胀技术措施主要有保温措施、置换措施、隔水排水措施和结构措施等。根据北方16个大中型灌区调查资料,总结了不同条件下渠道防渗防冻胀技术的应用模式,认为在渠道防渗工程冻胀破坏严重的地区,应结合灌区的具体情况,采用防渗防冻胀复合结构形式,才能起到较好的防冻胀效果。     

混凝土衬砌渠道置换防冻胀标准化技术模式

冻胀破坏是制约季节性冻土地区渠道衬砌与防渗工程建设的关键因素,采用非冻胀性材料置换渠道冻胀性土壤是有效防止渠道冻胀破坏的措施之一。针对北方寒冷地区渠道冻胀破坏的特点及置换防冻胀技术应用中存在的问题,提出了混凝土衬砌渠道置换防冻胀标准化结构形式,明确了其适用条件和范围,确定了置换层施工的技术要求,并基于热阻等效原理建立了置换层厚度的计算公式,根据工程实例数据确定了计算修正系数,并利用新疆冲乎尔灌区渠道置换防冻胀试验进行了验证,最终的置换层厚度计算值与最佳设计值之间最大误差仅为4.3%,表明该计算公式有较高精确度,对渠道置换防冻胀工程的设计建设可起到一定参考作用。     

内蒙古临河地区渠道衬砌工程保温防冻胀试验研究

在我国北方的季节性冻土地区,防渗衬砌渠道的冻胀破坏对输水工程的危害最大.针对内蒙古临河地区南边分干渠冻胀破坏问题,提出了在渠道混凝土衬砌下铺设聚氨酯保温板新材料的措施.通过进行现场保温防冻胀试验,分析了各种保温措施下渠道基土的地温、冻深、含水率和冻胀量等影响冻胀变化因素的规律及其特征,总结了不同方案下的保温防冻胀效果,得出了适合该地区混凝土衬砌渠道中聚氨酯保温材料的防冻胀破坏方案:渠道阳坡上部使用3 cm厚的聚氨酯保温板,阳坡下部使用4 cm厚的聚氨酯保温板,阴坡上部使用4 cm厚的聚氨酯保温板,阴坡下部使用5 cm厚的聚氨酯保温板就可以保证混凝土衬砌体不发生冻胀破坏,同时为后续刚性衬砌渠道中采用聚氨酯保温材料防冻胀提供了技术支持.     

宁夏引黄灌区渠道砌护破坏原因分析与防治措施研究

在多年工程实践及调查研究的基础上,总结影响渠道防渗衬砌冻胀破坏的主要因素:渠床土质、冻土深度、地下水埋深、渠道走向、衬砌结构形式及材料对衬砌渠道防冻胀的影响,提出选择合理断面形式及衬砌结构、应用防渗新材料、换填弱冻胀性土、隔热保温等削减或适应冻胀的措施.     

影响衬砌渠道冻胀破坏严重的关键因素

衬砌渠道冻胀破坏多年来一直影响着宁夏引黄灌区渠道的使用年限和安全运行,制约着灌区发展。通过大量的试验数据对引起灌区混凝土衬砌渠道冻胀破坏的渠床土质、土体密度、气温、地温、冻土深度、冻胀量、基土水份、地下水位等因素进行研究分析,研究衬砌渠道冻胀破坏机理、各影响因素与冻胀破坏的关系,为灌区续建配套和节水工程改造设计与建设提供技术依据。     

弧底梯形和U形刚柔混合衬砌渠道冻胀有限元分析

近年来刚柔混合衬砌渠道发展迅速,目前在南水北调、引额济克、季节性冻土区的灌区输水渠道工程中广泛应用。国内一些学者对混凝土衬砌渠道冻胀数值模拟做了研究,但关于刚柔混合衬砌渠道冻胀破坏的有限元分析未见报道。针对弧底梯形和U形刚柔混合衬砌渠道,应用ANSYS软件,对其冻胀过程进行模拟分析。采用间接耦合方式,首先进行热分析,得到渠道温度场,再转换单元类型为结构场,施加热分析得到的温度应力进行结构分析,计算渠道变形场和应力场,进而分析渠道冻胀受力情况及变形规律,对进一步推广应用大中型弧底梯形和U形刚柔混合衬砌渠道具有重要的意义。     

玛纳斯河灌区渠道防渗改造的几点经验

简要介绍了玛纳斯河灌区及防渗渠道建设的基本情况,结合灌区改造工程实践,针对严寒地区渠道冻胀破坏问题和高流速渠道冲刷破坏问题,总结了采用各种砌石衬砌结构防渗、防冲的优越性;提出了在高地下水位区要解决防冲问题,应采用跌水控制土渠纵坡及流速或采用透水的干砌石衬砌结构,慎用混凝土村砌;提出了风积沙中的细颗粒含量为6％～9％时,仅具弱冻胀性,可以作为抗冻胀置换垫层的观点;认为在严寒地区应加强苯板保温防冻胀的原型观测和理论研究,以便科学合理地确定苯板的厚度,降低工程造价。     

梯形渠道冻胀数值模拟与边坡系数优化

为了得到梯形衬砌渠道适宜的保温措施和渠道断面形式,采用考虑混凝土材料非线性特性及基土与衬砌间接触力学行为的梯形衬砌渠道冻胀破坏热力耦合数值模型的方法,以黑龙江蛤蟆通灌区总干渠为原型渠道,分析了3种不同保温措施对渠道冻胀量的影响,与不设置保温措施的对比段进行比较,并应用该模型分析了不同边坡系数对梯形渠道冻胀适应性能的影响。结果表明,综合考虑工程安全性与经济性,黑龙江省蛤蟆通灌区渠道最优保温板厚度为渠坡10 cm,渠底12 cm,与试验结果相一致;当梯形渠道保温板厚度取最优值时,梯形渠道最优边坡系数为2,此时渠道衬砌适应冻胀性能较好,工程造价也相对较低;研究结果可为黑龙江及其他北方地区梯形渠道提供参考。     

梯形渠道冻胀数值模拟与边坡系数优化

为了得到梯形衬砌渠道适宜的保温措施和渠道断面形式，采用考虑混凝土材料非线性特性及基土与衬砌间接触力学行为的梯形衬砌渠道冻胀破坏热力耦合数值模型的方法，以黑龙江蛤蟆通灌区总干渠为原型渠道，分析了3种不同保温措施对渠道冻胀量的影响，与不设置保温措施的对比段进行比较，并应用该模型分析了不同边坡系数对梯形渠道冻胀适应性能的影响。结果表明，综合考虑工程安全性与经济性，黑龙江省蛤蟆通灌区渠道最优保温板厚度为渠坡10 cm，渠底12 cm，与试验结果相一致；当梯形渠道保温板厚度取最优值时，梯形渠道最优边坡系数为2，此时渠道衬砌适应冻胀性能较好，工程造价也相对较低；研究结果可为黑龙江及其他北方地区梯形渠道提供参考。     

混凝土衬砌渠道保温防冻胀技术研究

通过调研我国北方大型灌区渠道保温防冻胀技术应用现状,并进行理论分析,提出了混凝土衬砌渠道保温防冻胀最佳结构型式,并确定了其适用条件和范围。基于热传导理论和热阻等效原理建立了相应的保温板厚度计算公式,利用黑龙江蛤蟆通灌区试验数据确定了冻土等效导热系数计算方法,并对保温板厚度计算公式进行了验证。结果表明,计算值与最佳方案保温板厚度的最大误差为5.62%,说明该计算公式有较高精确度,可以在黑龙江及其相似地区推广应用。     

混凝土渠道衬砌形式防渗效果试验与分析

通过对河北省石津灌区混凝土渠道的衬砌形式、结构形式、伸缩缝填充形式等采用动水法测量渠道输水损失分析,从防渗效果与投资二方面综合考虑,确定"现浇混凝土+保温板,树脂油膏砂浆填缝"形式是适合石津灌区的渠道防渗形式,为灌区节水改造工程提供理论依据。     

块石套砌加固措施在灌区渠道防冻

通过对景泰灌区频繁发生冻胀破坏的渠段冻胀现象的研究和对冻胀原因的初步分析,按照排出基土渗以削减土冻胀和改善衬砌结构以适应冻胀变形的思路,针对不同的地下水埋深条件,提出了用浆砌石做骨架内砌干砌石的套砌方法改造渠底及坡脚的防冻胀加因方案,实践证明,效果良好.     

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。     

东港灌区苯板保温渠道衬砌抗冻胀试验研究

冻胀量的大小直接关系着渠道衬砌工程的安全、稳定运行及输水效率.影响冻胀量大小的重要因素包括渠基土地温及冻深的变化情况.通过2010-2011年和2011-2012年2个冬季的试验观测,获得了有关东港灌区渠道衬砌地温、冻深及冻胀量变化情况的真实数据,并研究了采用不同厚度的苯板保温对渠道衬砌下渠基土的地温、冻深及冻胀量的影响规律,以此选取了适宜东港灌区的苯板保温厚度,为灌区渠道衬砌工程设计提供了参考依据.     

块石套砌加固措施在灌区渠道防冻胀中的应用

通过对景电灌区频繁发生冻胀破坏的渠段冻胀现象的研究和对冻胀原因的初步分析，按照排出基土渗水以削减基土冻胀和改善衬砌结构以适应冻胀变形的思路，针对不同的地下水埋深条件，提出了用浆砌石做骨架内砌干砌石的套砌方法改造渠底及坡脚的防冻胀加固方案，实践证明，效果良好。     

内蒙古河套灌区节水改造工程综合节水技术研究

河套灌区属季节性冻土地区,针对渠道冻胀破坏与渗漏严重、灌溉用水量大、灌区管理粗放等问题,开展了6个方面的专题研究,简要总结了不同级别渠道适宜的衬砌结构型式,聚苯乙烯保温与风积沙换填防冻措施,土壤固化剂新材料应用,渠道防渗效果监测,田间节水改造技术和节水改造工程实施后对灌区环境的影响等诸多方面,并对大型灌区节水改造工程建...     

渠道防渗衬砌技术发展中的若干问题与建议

阐述了我国渠道防渗衬砌技术发展中的若干问题，指出科学规划和充分论证是搞好渠道防渗衬砌的前提，应重视加强对渠道断面结构形式和改进施工工艺的研究，因地制宜选择成熟实用的防渗衬砌新材料，做好北方寒冷地区的衬砌渠道防冻胀工作，注意研究渠道防渗衬砌对生态环境的影响，加强对渠道防渗衬砌的经济分析和工程质量监督管理。最后，对渠道防渗衬砌技术的发展提出了几点建议。     

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。     

聚氨酯保温板在渠道中的应用与研究

在寒旱地区刚性衬砌防渗渠道由于冬季负温常常遭受不同程度的冻害破坏,严重影响渠道的正常运转及防渗效果。针对内蒙古临河地区混凝土衬砌渠道严重冻胀破坏问题,提出在该地区渠道混凝土衬砌下面铺设不同厚度的聚氨酯保温板来解决此问题,进行了现场试验,并采用有限元分析软件ADINA分析了不同厚度保温板下的冻胀规律。结果表明:该地区阴坡渠道下部采用6 cm厚的聚氨酯保温板可削减冻胀量11.4 cm,冻胀削减率达到81%;阳坡渠道下部采用5 cm厚的聚氨酯保温板可削减冻胀量3.2 cm,冻胀削减率达到68%,有效地阻止冻胀破坏,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持。