梯形渠道弧形底混凝土防滲結(jié)構(gòu)抗凍性能的試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)北方地區(qū)冬季，地表土壤凍結(jié)，春季融化，經(jīng)歷周期性的凍融。這種周期性的凍融使許多坐落在土基上的輸水渠道防滲體產(chǎn)生不同部位、不同形式和不同程度的凍融破壞。山西省地處這種季節(jié)性凍土區(qū)，渠道襯砌凍融破壞嚴(yán)重，現(xiàn)有的骨干建筑的50[％]、渠系建筑物的40[％]的和渠道襯砌體的32[％]受凍融而破壞。
　　 本文以水利部大中型灌區(qū)續(xù)建配套項(xiàng)目設(shè)立的“大型梯形渠道弧形底混凝土防滲結(jié)構(gòu)抗凍性能研究(編號(hào)20081015)”項(xiàng)目為依托，基于歷

2、時(shí)兩個(gè)凍融期，原型原位對(duì)梯形渠道弧形底十四種不同混凝土襯砌體的觀測(cè)，較系統(tǒng)地研究了梯形渠道弧形底混凝土襯砌凍脹特性，揭示了梯形渠道弧形底混凝土襯砌體的凍脹規(guī)律；分析了凍脹機(jī)理、影響襯砌體凍脹的主要因素的變化規(guī)律以及它們之間相互關(guān)系；比較了不同渠道襯砌形式的抗凍脹效果和優(yōu)缺點(diǎn)；提出了試驗(yàn)區(qū)氣候條件下的渠道襯砌優(yōu)化方案；建立了以凍結(jié)溫度、渠道斷面和襯砌體尺寸等為參數(shù)的梯形渠道弧形底混凝土襯砌抗凍力學(xué)模型，并以模型為基礎(chǔ)，編寫了渠道襯砌體應(yīng)力

3、計(jì)算和配筋程序。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 ⑴整個(gè)越冬期，渠基表土含水量隨時(shí)間變化幅度較大，而深層土壤含水量變化相對(duì)穩(wěn)定。地溫隨土壤深度增加而升高，同一時(shí)間，同一深度處地溫值由渠道底部至頂部逐漸升高。土壤含水量與凍結(jié)指數(shù)和地溫、地溫與凍結(jié)指數(shù)間均存在二次多項(xiàng)式相關(guān)關(guān)系。
　　 ⑵沿渠道坡面襯砌板凍脹位移量大小不等，渠頂處位移最小，而靠近渠底位移量最大，渠底有較明顯的垂直位移。陽(yáng)坡凍脹破壞產(chǎn)生的裂縫較少，陰坡襯砌

4、產(chǎn)生裂縫較為普遍，開裂部位集中在底板弧形角與坡板連接處。凍脹位移量和凍結(jié)指數(shù)和板下土壤溫度存在三次多項(xiàng)式相關(guān)關(guān)系。裂縫寬度與凍結(jié)指數(shù)存在二次多項(xiàng)式關(guān)系，與板下土壤溫度存在指數(shù)函數(shù)關(guān)系。
　　 ⑶渠道混凝土襯砌是否配置鉛絲網(wǎng)對(duì)于凍脹位移量和裂縫寬度有較大影響。不同襯砌處理的板下土壤溫度、含水量和凍脹位移量存在差異。比較分析后認(rèn)為設(shè)置縱向縫并鋪設(shè)土工膜的20cm厚混凝土現(xiàn)澆板和鋪設(shè)置土工膜并配置鉛絲網(wǎng)的8cm厚混凝土現(xiàn)澆板是該地區(qū)最

5、優(yōu)的兩種襯砌方案。
　　 ⑷采用凍脹力學(xué)模型程序?qū)μ菪吻阑⌒蔚椎脑O(shè)計(jì)進(jìn)行輔助計(jì)算是可行的。以土壤溫度、渠道坡角、渠道尺寸及其他參數(shù)作為模型計(jì)算的變量可獲得與工程實(shí)際相符的結(jié)果。
　　 本課題以汾河一壩灌區(qū)西干渠野莊段渠道防滲體抗凍脹為研究對(duì)象，主要針對(duì)梯形渠道弧形底混凝土襯砌板結(jié)構(gòu)類型與抗凍脹措施進(jìn)行了研究。研究結(jié)果對(duì)汾河灌區(qū)進(jìn)行的大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程急需解決的關(guān)鍵技術(shù)和難題具有實(shí)際意義，對(duì)于水工建筑物抗凍脹