寧夏引黃灌區(qū)小型U形渠道抗凍脹試驗與襯砌結構研究.pdf

1、寧夏位于黃河中上游，土地面積的3/4屬于干旱區(qū)，是一個典型的缺水地區(qū)。寧夏引黃灌區(qū)農田水利工程的一個突出問題是渠道滲漏嚴重。近年來，為解決糧食安全問題，國家推行高標準基本農田建設，要求灌區(qū)支斗級渠道的砌護率達到100％，農渠的砌護率達到75％。隨之而來的就是這些小型渠道的防滲抗凍脹問題，并且會逐漸凸顯其嚴重性。
　　因此，論文針對季節(jié)性凍土地區(qū)農業(yè)灌溉中輸配水渠道的凍脹破壞問題，介紹了近年來國內外對于渠道防滲以及抗凍脹研究的一些最

2、新研究進展;在借鑒已有各類渠道抗凍脹試驗研究成果的基礎上，提出了小型U形渠道混凝土襯砌結構凍脹變形的具體試驗觀測方案;以寧夏引黃灌區(qū)小型U形渠道混凝土襯砌結構為例，選擇銀北地區(qū)前進農場八一支渠段所屬灌區(qū)作為研究區(qū)，重點針對該灌區(qū)中的整體式、兩拼式、三拼式等小型U形混凝土襯砌結構渠道，實施了抗凍脹試驗觀測，從2013年11月到2014年3月，觀測期歷時一個凍融季;整理、分析和討論了觀測實驗數據與試驗結果，并就試驗觀測中存在的有關問題進行了

3、相應的分析探討。
　　論文試驗研究結果如下:
　　(1)通過理論分析和試驗研究，揭示了寧夏引黃灌區(qū)典型試驗區(qū)（以支斗農渠為例）小型U形渠道凍脹機理與破壞特征。
　　(2)通過凍脹觀測試驗，對三種不同襯砌結構U形渠道襯砌板氣溫、地溫、凍深以及凍脹變形量的試驗數據統(tǒng)計比較，揭示了各影響因素與凍脹破壞的關系及分布規(guī)律，分析了渠道襯砌的主要破壞時段和破壞部位及其形成原因，主要表現為:
　　1)地溫，三種結構均呈現出地溫隨

4、土壤深度增加而升高的趨勢，且渠基陰坡面土壤溫度低，陽坡面溫度高，對于不同測點在同一時間，同一深度處，地溫值由渠道底部至兩端頂部均呈現出逐漸減小的趨勢，渠底地溫最高。對于陽坡來說，上孔的地溫普遍高于下孔，表明渠坡下部由于日照時間短，比中上部地溫較低。
　　2)凍深，兩拼式渠道是東西走向的渠道，可以看出北坡的凍深小于南坡，從渠道襯砌方向上看，北坡為陽坡，南坡為陰坡，渠底的凍深大于陽坡而小于陰坡。三拼式襯砌渠道是南北走向渠道，可以看出西

5、坡的凍深大于東坡，東坡為陽坡，西坡為陰坡。從三種襯砌結構經過一個凍融觀測周期的表面破壞情況來看，渠道陰坡的破壞程度明顯大于陽坡。
　　3)凍脹量，從三種襯砌渠道的凍脹變形觀測分布線，我們得出，三種渠道的底部都是凍脹變形最大的部位，其次對于整體式和三拼式襯砌渠道，屬于南北走向渠道，從圖中我們可以看出陰坡的凍脹量大于陽坡，對于兩拼式襯砌渠道，由于屬于東西走向渠道，受日照程度差距大，陰陽兩坡的凍脹量差別較大，由此我們可說明渠道的走向對于

6、渠道的凍脹破壞也是一個決定性的影響因素。
　　4)對于整體式渠道混凝土襯砌最容易發(fā)生破壞的點為弧段與坡板及底板的連接處，且不同襯砌均有微小或較大的凍脹破壞;對于兩拼式，最容易破壞的點是坡腳處，經過一個凍融期的觀測，有個別板出現微小裂縫;對于三拼式，我們發(fā)現在1/3坡長處有貫穿整個渠道的縱向裂縫，并且是大面積的出現。
　　(3)通過對各種襯砌形式進行防凍脹，抗裂縫分析與評價，較系統(tǒng)的對三種結構的抗凍脹效果做了比較，最后結合工程