寒區(qū)混凝土防滲渠道保溫防凍脹措施保溫層合理厚度研究.pdf

1、目前,渠道防滲是我國(guó)節(jié)水工程中最常用的措施,并且取得了良好的效果,然而在我國(guó)北方地區(qū),渠道工程往往會(huì)遭受到凍害的影響,由于大部分渠道防滲都采用混凝土板,其屬于剛性材料,其抗拉能力比較小,所以在遭受凍脹的時(shí)候很容易發(fā)生破壞,渠道工程凍脹防治是目前北方大部分灌區(qū)在水利建設(shè)工程中亟待解決的問題。保溫板保溫防凍脹措施是近幾年來才發(fā)展起來的一種措施,具體的鋪設(shè)厚度目前還不能明確的確定,很容易造成設(shè)計(jì)-施工-再設(shè)計(jì)的循環(huán)格局,這樣一來就會(huì)造成很多不

2、必要的浪費(fèi)。本文通過理論和計(jì)算機(jī)模擬的方法,尋求找到保溫板鋪設(shè)厚度的規(guī)律,以期對(duì)以后的設(shè)計(jì)能有一定的指導(dǎo)作用。
　　論文進(jìn)行的主要工作以及取得的成果包括以下幾點(diǎn):
　　(1)主要針對(duì)渠道凍脹的研究概況、渠道凍脹的防治措施以及國(guó)內(nèi)外渠道凍脹進(jìn)展三個(gè)方面系統(tǒng)的總結(jié)了渠道凍脹的研究現(xiàn)狀。
　　(2)分析闡述毛細(xì)理論、第二凍脹理論、分凝凍結(jié)等凍脹機(jī)制理論,分別對(duì)土基質(zhì)、水分條件、溫度條件、附加荷載、土密度及渠道走向等渠道凍脹主

3、要影響因素進(jìn)行分析,并就不同結(jié)構(gòu)形式如梯形、弧底梯形、U形、弧形坡角梯形混凝土襯砌渠道破壞特征進(jìn)一步分析。
　　(3)基于有限元理論,以甘肅靖會(huì)總干梯形與弧底梯形渠道以及寶雞峽灌區(qū)源下北干渠為實(shí)例建立模型。通過ANSYS有限元軟件對(duì)渠道凍脹的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及位移場(chǎng)進(jìn)行模擬,并將模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,并在此基礎(chǔ)上,驗(yàn)證了設(shè)置不同厚度的保溫板對(duì)渠道抗凍脹取得的效果,陰陽(yáng)兩坡的溫度分布有明顯差異,陰坡的溫度梯度大于陽(yáng)坡的溫度梯度

4、,各坡凍深分布狀況與溫度分布規(guī)律基本相同,從而使陰坡及渠底凍深大于陽(yáng)坡;渠道陰坡變位值最大,陽(yáng)坡和渠底很小,渠底幾乎沒有,陰坡向渠內(nèi)側(cè)傾移較明顯,渠道在凍脹作用下發(fā)生整體上抬和朝向陽(yáng)坡的微小偏轉(zhuǎn)。
　　(4)通過無保溫措施襯砌與鋪設(shè)保溫板保溫的襯砌兩種情況模擬分析對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn),保溫板導(dǎo)熱系數(shù)小,能有效阻止或減緩負(fù)溫進(jìn)入渠基土,提高了基土溫度,從而減輕了渠道襯砌的破壞。從應(yīng)力和變形上看,凍脹量也大大減小,最易產(chǎn)生裂縫的坡角位置應(yīng)力