最新【精品】范文参考文献专业论文高寒地区衬砌渠道冻胀及预防高寒地区衬砌渠道冻胀及预防摘要：阐述了冻胀破坏的主要机理、形式和成因，其主要破坏形式包括鼓胀及裂缝、架空隆起和冻融坍塌，并根据辽宁省西丰县实际工程经验，针对产生冻胀的主要因素，提出了防渗渠道工程寿命周期中采取避免冻胀、削减冻胀、适应冻胀变形、增强抗冻胀能力等有效预防措施。关键词：渠道；衬砌；冻胀辽宁各地冬季气温要降到0℃以下，辽北的西丰县最低时极温达到零下40℃左右，对渠系建筑物具有一定的破坏作用，称之为冻胀破坏。近年来，渠道冻胀研究和管护技术引起了高度重视，并因地制宜采取了有效措施，使新建工程的抗冻问题在很大程度上得到了缓解。为保证工程安全运行，提高工程使用寿命，有必要对高寒地区渠道进行防冻技术探讨和研究。1.冻胀破坏的机理和形式大量的工程实践表明，渠道冻胀与地基土的物理力学性质密切相关，其中：含水量、粉黏粒含量、渗透系数、补水条件、载荷作用等是引起渠道冻胀的决定因素。一般而言，含水量越大冻胀率越大，土体中的黏粒含量越高冻胀率越大，渗透系数越大冻胀率越大，补水条件越好冻胀率越大，荷载越小冻胀率越大。大量研究证实，土体的冻胀实质是由冰晶体的形成所造成的，而冰晶体的形成与冻结体水分迁移有关。冻胀破环的主要形式有以下几种：1.1冻胀形式的力学分析1.1.1渠底衬砌板的冻胀变形受边坡的约束，冻胀变形一般表现为中部大于两端，由此造成渠底中心线裂缝。1.1.2渠坡冻胀变形线稍呈弯曲，曲线拐点位于坡脚不远处。如果衬砌板与土体间不存在冻结力，上部板将向上翘起；如果衬砌板与土体间存在冻结力，衬砌板受约束不能翘起或衬砌板的抗弯强度小于悬端的弯矩时，在冻胀变形最大处发生折断，渠道为预制砼衬砌时，在此处出现纵向裂缝。1.1.3坡脚两端点的冻胀变形，基本呈直线向上抢起，破面上各点在冻胀过程中的变形方向，一方面决定于渠坡本身的冻胀变形，与冻结缘增长方向相同，即垂直渠坡；另一方面又受渠底冻胀变形方向的作用。渠底两端的冻胀受约束产生的表面冻胀力将对渠坡产生一个分力，这个冻胀分力产生把渠坡向上推移的作用，因此渠坡上各点冻胀力的变形方向将取决于渠底和渠坡的冻胀力及衬砌层抗推力的合力方向。现浇砼和预制砼板，属于刚性衬砌材料，板体较薄，具有较强的抗压强度，但抗拉强度较低，适应拉伸变形和不均匀表形能力差。因此，当衬砌板与渠坡间不存在或有很小的冻结力时，坡面衬砌砼板将发生上述的向上推移，当衬砌板与渠坡间存在较大的冻结力时，将会在破面下部发生折断、隆起、架空等形式。1.2冻胀破环的主要形式1.2.1鼓胀及裂缝由于渠道走向、断面上的高差以及渠道土质的不均匀，造成渠坡、渠底承受阳光的时间及辐射热不同，加上风速及散热条件、地下水补给条件的不同，致使渠道基槽各部位的含水量也不同，在负温的作用下，渠道基槽上各部位的冻深程度和冻胀量也就不同，使混凝土防渗层受到不均匀的冻胀力和不均匀的变位。当这些应力值大于混凝土板在低温下的极限应力时，板体就发生破坏，产生裂缝。1.2.2架空隆起在地下水位较高的渠段，渠床基土距地下水近，当混凝土防渗渠道在负温下有积水，水体将发生冻结。起初在边坡形成岸冰，逐渐向渠中扩散，连成一体，表面结冰，冰层逐渐加厚，渠底冻胀量大，而渠顶冻胀小，造成混凝土衬砌板大幅度隆起、架空。这种现象，一般出现在坡脚或水面以上0.5米坡长处和渠底中部。1.2.3冻融坍塌当渠道边坡基槽冰冻的土层进入融化期，表层融土中的水分可很快排出，但较深层的融土含水量大，上有覆盖层，下仍有冰冻层，这个夹层融土往往会沿冻融土的交界面顺坡下滑。渠道衬砌的冻融滑塌有两种形式：其一由于冻胀引起混凝土板隆起架空，使得坡脚支承受到破坏，混凝土板垫层失去稳定平衡，因而基土融化时，上部混凝土板块顺坡向下滑移、错位、互相穿插、迭叠。其二渠坡基土融化期的大面积滑坡，使渠坡滑塌，导致坡脚混凝土板被推开，上部混凝土板塌落下滑。2渠道冻害的预防混凝土渠道防渗是否产生冻胀破坏，其破坏程度如何，取决于基土冻结时水分迁移和冻胀作用。而这些作用又和当时当地的土质、土的含水量、负温度及工程结构等因素有关。若采取措施消除或改善其中一个因素，就有可能防止混凝土的冻胀破坏。但是，混凝土渠道防渗多处于粘质土壤上，渠水易于补给基土，混凝土板体重量轻，抗冻胀能力弱，某些渠段无法避免自然和人为的不利条件，易于遭受冻害。实际上，采取单一措施达到不冻胀的目的，是难以做到的。实践证明，防治混凝土渠道的冻害，要针对产生冻胀的因素，根据工程具体条件采取综合措施。从渠系规划布置、基土处理、排水、保温、衬砌的结构形式、材料、施工质量、管理维修等方面着手，全面考虑，采用适宜的防冻害措施。现将实践中一些较为有效的冻害防治方法介绍如下。2.1避免冻胀避免冻胀是