灌排渠道襯砌結構凍脹力學模型及數(shù)值模擬.pdf

1、我國是一個水資源嚴重短缺的國家，人均水資源占有量排在世界第109位，僅為世界平均水平的1/4。渠道防滲是我國目前使用最廣泛的節(jié)水工程措施，它可以極大地減少農業(yè)灌溉用水的浪費，節(jié)水潛力巨大。但是，在我國，凍土地區(qū)和季節(jié)性凍土地區(qū)占國土面積的3/5，渠道防滲工程普遍存在著嚴重的凍害問題。高地下水位區(qū)灌排渠道因其特殊的水文地質條件造成對其認識不足。長期以來，工程實踐中對高地下水位區(qū)灌溉渠道的襯護，缺乏簡捷有效且經濟適用的方法，許多工程仍采用傳

2、統(tǒng)的渠道防滲襯砌，致使大量已建渠道經過短期使用后，渠道邊坡失穩(wěn)，滑塌破壞嚴重，嚴重制約了工程效益的發(fā)揮。所以，如何防治高地下水位區(qū)混凝土襯砌渠道的凍脹破壞已成為一個非?，F(xiàn)實的困繞灌區(qū)健康發(fā)展的問題。 (1)在閱讀和分析大量文獻資料的基礎上，從襯砌的斷面形式和結構形式等方面分析了目前渠道防滲工程的幾種主要襯砌形式的各自特點；總結了防治渠道凍脹破壞的基本措施，各種形式混凝土襯砌渠道凍脹機理及破壞特征等； (2)針對U形斷面渠

3、道的襯砌凍脹破壞特征、機理的分析，指出最優(yōu)U形斷面應是從結構和水力兩方面考慮的，通過合理的假設，建立簡單合理的力學模型，以襯砌體結構抗凍脹性能最優(yōu)及水力最佳為原則，最終推出最優(yōu)的U形渠道斷面參數(shù)弧底圓心角和圓弧上部直線段的相對長度； (3)在分析高地下水位區(qū)灌排渠道滑塌、凍脹破壞特征及原因的基礎上，針對性的采用濾透式襯護結構，通過結構措施從根本上解決了高地下水位條件下灌溉渠道滑塌和凍脹破壞等諸多工程難題，確保了灌排渠道的斷面穩(wěn)定

4、和正常運用；并對以前涉及很少的高地下水位灌排渠道凍脹破壞機理及力學模型進行了初步探討，將單位長度的空心框架襯護渠道按襯護面積折算，按全面襯砌渠道建立簡單的對稱力學模型，只需選取最大凍結力一個參變量，即可求解渠道襯砌板上的凍脹力； (4)用大型有限元軟件adina對弧底梯形框架襯砌渠道和整體襯砌渠道凍脹進行數(shù)值模擬分析，獲得其溫度場、變形場和應力場，得到高水位區(qū)弧底梯形襯砌渠道凍脹受力及變形的基本規(guī)律，并通過對二者比較分析，得出混