本文關(guān)鍵詞：U形混凝土渠道凍脹監(jiān)測試驗及其抗凍脹力學模型探討

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【摘要】：水資源短缺是寧夏農(nóng)業(yè)發(fā)展的最大制約因素,進入21世紀,國家加快農(nóng)田水利改革與發(fā)展的速度,寧夏的水資源矛盾更加日益顯著突出,尤其是農(nóng)業(yè)需水量高居不減。為響應國家“十二五”規(guī)劃,提高灌區(qū)水資源利用率,寧夏加快了農(nóng)田高標準水利設施建設的步伐,修建襯砌了大量支、斗、農(nóng)渠,以期減少渠道灌溉水資源的滲漏損失。從實地調(diào)查情況看來,修建渠道后,灌區(qū)水資源有效利用率得到顯著提高。但由于寧夏地處季節(jié)性凍土區(qū),渠道受凍脹破壞情況較嚴重,新修建的渠道用到兩三年就會發(fā)生嚴重的凍脹變形破壞,防滲節(jié)水效果大大降低。針對寧夏灌區(qū)渠道凍脹嚴重問題,本文從渠道凍脹研究狀況、凍脹理論、凍脹力學模型方面,總結(jié)出影響渠道凍脹的主要因素,通過對渠道凍脹原型試驗觀測數(shù)據(jù)分析,總結(jié)了渠道凍融過程中凍脹量、地溫、凍脹力的變化規(guī)律,由室內(nèi)剪切試驗分別對土工膜、混凝土板與渠基土間的摩擦特性進行了研究,最后在考慮襯砌板與渠基土之間摩擦力的情況下,探索性提出了土工膜-混凝土復合襯砌的兩拼式U形渠道凍脹破壞力學模型。本文研究主要結(jié)論有：(1)尺寸越大、分縫越多的襯砌板凍脹裂縫越多,凍脹變形量越大,凍脹破壞越嚴重。不同部位凍脹變化量隨日期沿渠道縱向變化基本相同,同一部位凍脹變化量隨日期變化呈現(xiàn)出先增大后減小的現(xiàn)象,在2月中旬左右達到最大值,之后有所減小。(2)地溫值隨土壤深度的增加逐漸升高,距地表20cm以內(nèi)土體受大氣溫度影響較大,地溫值變化幅度明顯；50cm-70cm范圍內(nèi)土體受大氣溫度影響較小,土體溫度較為接近。(3)通過兩拼式渠道土壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)分析得出,凍脹力與凍脹量近似成對數(shù)關(guān)系,渠道陰坡和底部的最大凍脹力值分別為1107kpa口10.05kpa,陽坡凍脹力為5.43kpa。凍脹力與地溫近似呈線性關(guān)系,渠底凍脹力與地溫函數(shù)關(guān)系式為：y=-0.432x+0.1；陰坡凍脹力與地溫函數(shù)關(guān)系式為：y=-0.88x+25；隨著地溫的回升,凍脹力最后趨近于一穩(wěn)定值。(4)通過渠基土與光膜、復合土工膜、混凝土襯砌板的室內(nèi)剪切試驗,計算出了4種材料與渠基土接觸面抗剪強度指標：內(nèi)摩擦角分別為25.65°、32.72°、34.14°、34.43°,粘聚力分別為1225kPa、30.64kPa、39.74kPa、31.46kPa,接觸面摩擦系數(shù)分別為0.48、0.64、0.67、0.68,可以看出,光膜、復合土工膜與渠基土之間摩擦系數(shù)小于混凝土板與渠基土的摩擦系數(shù)。(5)由兩拼式渠道力學模型計算得出,混凝土襯砌結(jié)構(gòu)所受最大拉應力為8.8Mpa,大于混凝土板的極限拉應力2.6Mpa,而土工膜復合襯砌結(jié)構(gòu)所受最大拉應力為2.39Mpa,小于混凝土板的極限拉應力,說明復合襯砌的形式有利于渠道抗凍脹破壞。
【學位授予單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV698.26

【參考文獻】

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1 楊洪生;宇德忠;于立澤;;高寒地區(qū)路基土凍脹影響因素研究[J];黑龍江交通科技;2012年02期

2 彭珂珊;21世紀中國水資源危機[J];水利水電科技進展;2000年05期

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本文編號：1211352