【摘要】：我國北方地區(qū)屬于季風(fēng)性氣候,冬夏溫差大,北方灌區(qū)的灌溉渠道多發(fā)生凍融破壞,致使輸水渠道滲漏,水資源利用率低。對(duì)于混凝土襯砌渠道而言,渠基土受凍產(chǎn)生凍脹力造成渠道混凝土襯砌體頂起,輕者混凝土襯砌板表面出現(xiàn)裂痕或局部鼓起,重者襯砌板坍塌滑坡造成渠道不能正常輸水。為防止灌渠進(jìn)一步破壞導(dǎo)致灌溉水利用率降低,每年都要投入大量的人力、物力、財(cái)力對(duì)渠道進(jìn)行維修維護(hù)。為確保灌區(qū)健康持續(xù)發(fā)展,本課題致力于探明混凝土襯砌渠道凍脹破壞產(chǎn)生的原因并提出針對(duì)性地解決措施。本文依托山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“渠道襯砌凍融破壞機(jī)理與工程防治措施研究”,在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)擠塑聚苯板(簡(jiǎn)稱XPS板)在混凝土襯砌渠道凍脹防治中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,通過與實(shí)際工況相比對(duì),得出了有工程應(yīng)用價(jià)值的研究結(jié)論,研究結(jié)果可為后續(xù)的抗凍脹設(shè)計(jì)以及擠塑聚苯板厚度的選擇提供參考依據(jù),本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1.本文根據(jù)渠道凍脹破壞機(jī)理、不同結(jié)構(gòu)形式渠道的凍脹破壞特征,總結(jié)了合理的渠道凍脹防治措施,并選用鋪設(shè)擠塑聚苯板這一方案對(duì)渠道凍脹防治問題開展研究。2.對(duì)位山灌區(qū)二干渠觀測(cè)段渠基土進(jìn)行室內(nèi)凍脹試驗(yàn),根據(jù)凍脹率試驗(yàn)結(jié)果表明該處基土為凍脹地基、強(qiáng)凍脹性土。在同為飽和含水率的條件下,含水率越高的基土凍脹性越強(qiáng),降溫速率越慢的基土凍脹性越強(qiáng)。3.利用有限元軟件ANSYS,以山東省聊城市位山灌區(qū)二干渠觀測(cè)段作為研究對(duì)象,建立仿真計(jì)算模型,對(duì)一年內(nèi)該灌渠的瞬態(tài)溫度場(chǎng)、位移場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。通過分析其凍深及凍脹量隨時(shí)間的變化規(guī)律得知,年最低氣溫下對(duì)應(yīng)的凍結(jié)深度并非是年最大凍結(jié)深度。且隨著鋪設(shè)擠塑聚苯板厚度的增加,渠基土上邊界最低溫出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)于年最低氣溫出現(xiàn)的時(shí)間也在逐漸延后。同時(shí)對(duì)比梯形渠道凍脹破壞特征,模擬計(jì)算中凍脹量峰值出現(xiàn)情況與理論結(jié)果相符。4.平均0.01 m擠塑聚苯板可以減少0.1433 m凍深和0.0065 mm凍脹量。但隨著鋪設(shè)擠塑聚苯板厚度的增加,其保溫作用效果的增加是逐漸變緩的,因此需要根據(jù)實(shí)際工況選用合理厚度的擠塑聚苯板,對(duì)于位山灌區(qū)二干渠而言,0.05 m厚的擠塑聚苯板已滿足凍脹防治工程要求。5.將模擬結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果以及工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì),證明了模擬計(jì)算安全可靠。
【圖文】：

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文的和意義題是目前渠道工程上最關(guān)注的問題之一，，山東省聊城市地處流域位山灌區(qū)二干渠為梯形渠道，襯砌結(jié)構(gòu)采用混凝土襯砌渠道來說，渠道破壞往往是從襯砌開始，例如襯砌發(fā)生滑塌空、表面剝落等，見圖 1.1。隨之渠道的抗?jié)B性能迅速下降嚴(yán)重，每年都要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行維修維護(hù)

9圖 1.2ANSYS 計(jì)算流程圖Fig.1.2 Flow chart ofANSYS calculation（4）將數(shù)值模擬結(jié)果與室內(nèi)凍脹試驗(yàn)結(jié)果相比對(duì)，分析數(shù)值模擬的可靠性。（5）根據(jù)對(duì)照組和試驗(yàn)組的計(jì)算結(jié)果，得出最經(jīng)濟(jì)合理的擠塑聚苯板厚度的鋪設(shè)方案。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S277

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2614988