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徐 峰等：寒冷地区渠道基土温度场特性研究 寒冷地 区渠道基土温度场特性研究 徐 峰， 刘建军， 庞巧东 (石河子大学水利建筑工程学院， 新疆 石河子 832000) 【摘 要】 建立渠道基土冻胀模型，推导出基土温度场控制方程和应力应变有限元公式。进而为分析应力 场、应变场打下基础。通过ANSYS软件分析出基土温度场特性 ，得出结论：①渠道底板和边坡板附近土壤受地温 影响较大，随着深度的增加温度差逐渐减小。②随着深度的增加，土壤的温度趋近于某一恒定值。土中温度场趋 近于稳定状态。 【关键词】 渠道基土；温度场；有限元；ANSYS 【中图分类号】 TU475．2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2010)11—0089—02 TEMPERATUREFⅡ D CHARACTERlsTICS0F CHANNELSoⅡ lN CoLD REGIoN XUFeng， LIUJian-jun， PANGQiao—dong (ShiheziUniversity，XinjiangShihezi832000，China) Abstract：Basedonbuildingachannelbasicsoilfrostmode，soiltemperaturefieldcontrollingequa— tionsand stress—strain finite elementformulation arederived，which laysfoundationsforanalysingthe stressfieldandstrainfield,ByANSYSsoftwaretoanalyzecharacteristicsofsoiltemperaturefield，htere— suitsarehtat：①t}lesoilofchannelbottomandneartheslopeplateareaffectedalotbytemperature， andthetemperaturedifferencegraduallyreduceswithhtedephtincreases．②ashtedepthincreases，hte soiltemperatureapproachesaconstantvalue．Temperatureinthesoiltendstothesteadystate． Keywords：chnanelbasicsoil；temperaturefield；finiteelement；ANSYS 新疆季节性冻土地 区的渠基土体随着四季交替 粒、冰和未冻土是不可压缩的，土体为线弹性 、小变形 变化经历着周而复始的冻融循环 ，该过程必然伴有相 体。文中将计算模型假设为弹性模型，利用弹性理论 变的导热问题。除了地形、地质、水文等因素外，年平 计算，不考虑冻土和未冻土的流变特性。③渠基仅在 均地温是冻土渠基热稳定的重要因素。在季节性冻土 土体 自重力及土体冻结产生的膨胀力作用下发生变 地区修筑渠道，改变了原天然地面的热量平衡状态，使 形。④忽略冻土融化过程中的对流作用、质量迁移、水 得冻土层上限位置发生变化，进而产生不均匀的沉陷 热蒸发等作用。 变形。因此 ，弄清季节性冻土地区路基的温度场分布 2 基土温度场计算控制方程 在土骨架、介质水的热传导和冰水相变的相互作 和变化特征、温度场对应力场和变形场的影响机制对 用下，未冻水含量是温度的函数，根据前面的基本假 渠道的修筑和维护显得非常有意义。分析温度场对渠 设，可忽略融化过程中的对流作用、水热蒸发和其他作 道基土的影响