小型U形混凝土襯砌渠道凍脹變形試驗研究.pdf

1、水資源短缺已嚴(yán)重影響到寧夏社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，加之用水結(jié)構(gòu)分布不合理，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，致使寧夏水資源供需矛盾更為尖銳。為實現(xiàn)“十二五”末全區(qū)灌溉水有效利用率達(dá)到0.5以上的目標(biāo)要求，寧夏的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目范圍迅速擴(kuò)大，農(nóng)田水利建設(shè)步伐明顯加快，灌區(qū)輸配水渠道防滲襯砌率逐步提高。
　　根據(jù)實地調(diào)研，寧夏各灌區(qū)渠道絕大部分采取混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防滲襯砌。其中斗、農(nóng)級渠系采取小型U形混凝土襯砌結(jié)構(gòu)者居多，主要襯砌結(jié)構(gòu)形式有整體式U形、

2、兩拼式U形和多拼式U形。由于寧夏地處季節(jié)性凍土區(qū)，渠道襯砌結(jié)構(gòu)在越冬過程中凍脹破壞現(xiàn)象十分突出。然而，當(dāng)前大量的渠道襯砌結(jié)構(gòu)的凍脹問題的研究成果主要集中于大中型骨干渠道上，這些成果并不完全適合斷面尺寸較小、階段性過水的小型U形渠道。本文通過現(xiàn)場原位觀測試驗及理論分析，對寧夏各灌區(qū)分布廣泛的小型U形渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的凍融變形及破壞特征等問題展開研究，最后根據(jù)試驗數(shù)據(jù)及調(diào)研結(jié)果，探索性提出預(yù)制裝配式渡槽型農(nóng)渠設(shè)計方法。
　　本文的主

3、要結(jié)論有:
　　(1)小型U形渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)整體抗凍脹性能較高，且U形渠道斷面尺寸越小，襯砌結(jié)構(gòu)分縫越少，其凍脹變形越小，凍脹位移分布越均勻連續(xù)。襯砌結(jié)構(gòu)陽坡凍脹位移大于陰坡的，向陰坡偏轉(zhuǎn)趨勢顯著。同時，襯砌結(jié)構(gòu)凍脹位移與剛性連接縫及錯縫的位置有較密切關(guān)聯(lián)。
　　(2)凍融期內(nèi)，渠基土的水分重分布特征明顯。融化后土壤含水率小于凍結(jié)前的土壤含水率，且含水率分布比凍結(jié)前的要均勻。
　　(3)板下地溫與渠基土之間無顯著的

4、相關(guān)性，地溫短時驟變對凍深的影響不大。但凍深受極值負(fù)積溫的影響很大。
　　(4)凍融循環(huán)期內(nèi)，板下地溫值與氣溫變化、觀測深度、觀測時段均有關(guān)。板下30cm以下深度，地溫值受極值負(fù)積溫積累影響較大，不同深度處的地溫值與極值負(fù)積溫之間的關(guān)系有明顯的區(qū)別;且地溫與凍融歷時時間呈較好的二次函數(shù)關(guān)系。在此深度范圍內(nèi)，上午9點左右觀測時，陽坡地溫值低于陰坡;下午2點觀測時，陽坡地溫值高于陰坡。板下30cm深度范圍內(nèi)，地溫與均溫之間不存在較顯著

5、的相關(guān)關(guān)系。依據(jù)所繪制的地溫變化特征曲線可知，在襯砌板下30cm深度附近存在準(zhǔn)恒地溫層。同時板下地溫值受渠基土含水率、渠道斷面尺寸影響顯著。
　　(5)小型U形渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)凍脹變形觀測結(jié)果顯示，既有橫向凍脹位移，又有縱向凍脹變形。襯砌結(jié)構(gòu)的分縫數(shù)目越少，整體性抗凍脹能力越強(qiáng)。整理了兩年的監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)分析后認(rèn)為，襯砌結(jié)構(gòu)凍脹位移與極值負(fù)積溫、地溫及渠基土凍深之間存在顯著地多元線性相關(guān)性。
　　(6)本文提出的預(yù)制裝