考虑地下水位影响的现浇混凝土梯形渠道冻胀破坏力学-农业工程学报.pdfVIP

第 33 卷 第 11 期 农 业 工 程 学 报 Vol.33 No.11 2017 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2017 91 ·农业水土工程· 考虑地下水位影响的现浇混凝土梯形渠道冻胀破坏力学分析 1 1,2※ 1 1 1 肖 旻 ，王正中 ，刘铨鸿 ，王 羿 ，葛建锐 （1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌 712100 ； 2. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，兰州730000 ） 摘 要：地下水的补给与迁移是高地下水位渠道的冻胀破坏的主要影响因素。该文提出了一种考虑地下水位影响的梯形 渠道衬砌冻胀力分布计算方法，推导出地下水位影响的渠道基土冻胀强度和冻结深度分布的计算公式，并得到现浇混凝 土衬砌的截面最大弯矩和最易破坏截面位置的解析表达式。从整体与局部 2 个方面定量分析梯形渠道衬砌冻胀力分布的 不均匀性，为渠道的抗冻性能评价和断面优化提供了定量指标，结果表明：渠深越浅，坡板倾角越小，冻胀力分布越均 匀，越不易发生破坏，揭示了宽浅式梯形渠道抗冻性能良好的原因。以塔里木灌区某梯形渠道为原型，对不同地下水埋 深的渠道冻胀特征和受力进行了分析，并与观测资料进行了对比，其中基土冻深的计算值与观测值之间的最大相对误差 为 3.5%，估算最大弯矩所在截面的位置为距离坡顶 63.9%坡板长处，与灌区实地调查结果基本相符，表明了方法的实用 性和合理性。最后，对高地下水位梯形渠道的冻害机理进行了分析，该研究可为高地下水位现浇混凝土梯形渠道衬砌的 抗冻设计和相关研究提供参考。 关键词：水分；渠道；冻土；冻胀；高地下水位；塔里木灌区；冻害机理 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.012 中图分类号：S277; TV67 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-11-0091-07 肖 旻，王正中，刘铨鸿，王 羿，葛建锐. 考虑地下水位影响的现浇混凝土梯形渠道冻胀破坏力学分析[J]. 农业工程 学报，2017，33(11)：91－97. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.012 Xiao Min, Wang Zhengzhong, Liu Quanhong, Wang Yi, Ge Jianrui. Mechanical analysis on frost heave damage of cast-in-place concrete trapezoidal canal considering influence of groundwater table[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(11): 91 － 97. (in Chinese with English abstract) doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.012 条件求解，且未定量考虑地下水位的影响。渠道冻胀数 0 引 言 值仿真可以考虑地下水位的影响[7-10] ，但因其