【摘要】：我國北方渠道在每年的冬季都遭受由于基體土凍脹導致混凝土襯砌板不同程度的破壞,導致渠道滲水,嚴重降低了輸水效率,對渠坡穩(wěn)定也帶來不利影響。渠道襯砌的使用壽命也因基體土凍脹破壞而縮短,給管理維修工作不斷帶來困難,重建與維修花費大量的人力與財力。防治渠道襯砌的凍脹破壞,不斷提高農(nóng)田水資源利用率,已成為北方灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急待解決的問題。實踐表明,解決渠道凍脹破壞問題要從影響渠道基體土凍脹因素入手,研究影響因素與凍脹力的關(guān)系,在已有渠道基體土單向凍脹試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,對渠道基體土進行二維凍脹試驗研究顯得尤為重要。本文在總結(jié)前人研究成果基礎(chǔ)上,依據(jù)凍土物理學、凍土力學、熱力場耦合理論等有關(guān)學科的基礎(chǔ)理論對梯形渠道基體土二維凍脹進行分析,主要進行了以下研究工作:利用相似準則進行試驗模型設(shè)計,根據(jù)模型尺寸制作梯形渠道基體土二維凍脹試驗自反力裝置。選取粉質(zhì)粘土作為梯形渠道基體土二維凍脹試驗土樣,按照標準試驗方法進行重塑,對影響梯形渠道基體土二維凍脹的初始含水率、平均凍脹溫度、預加應力等主要因素進行了單因素試驗。試驗結(jié)果表明,凍脹力與含水率呈正相關(guān),與溫度和預加應力呈二次相關(guān)。設(shè)計并完成了以初始含水率、平均凍脹溫度、預加應力為影響因素的三因素三水平正交試驗,得到了梯形渠道基體土二維凍脹坡部凍脹力及頂部凍脹力最不利影響因素組合,并給出了各影響因素對坡部與頂部凍脹力的顯著性分析結(jié)果。采用凍土的各向同性本構(gòu)模型,利用ANSYS軟件對梯形渠道基體土二維凍脹進行熱力耦合數(shù)值模擬,并采用試驗結(jié)果驗證了有限元模擬結(jié)果的正確性。本文工作為進行梯形渠道基體土更深入的研究提供基礎(chǔ)素材。
【學位授予單位】：黑龍江八一農(nóng)墾大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S277
【圖文】：

我國凍土面積分布廣泛，是世界上第三凍土大國，季凍區(qū)面積大約 5.137×106km2，占國土面積的 53.5%，圖1-1 為我國凍土的分布情況。長期以來，渠道襯砌因基體土凍脹造成襯砌板膨脹、隆起、開裂，凍融后滑坡坍塌等凍害，嚴重影響了渠坡穩(wěn)定和防滲節(jié)水。該地區(qū)的渠道凍脹破壞每年都需要投入大量的維修費用，對影響渠道基體土凍脹的試驗研究迫在眉睫。圖 1-1 中國凍土分布圖Fig.1-1 Map of frozen soil in China

梯形渠道基體土二維凍脹試驗研究吉林省的梨樹灌區(qū)中受到 50%以上的不同程度的凍害的建筑物有 465 座[5]。灌區(qū)渠道襯砌結(jié)構(gòu)由于基體土凍脹后出現(xiàn)失穩(wěn)破壞，一定程度上影響了渠道輸水功能。目前，最為常見的渠道基體土凍脹引起渠道破壞現(xiàn)象是渠頂基體土凍融引起的塌陷、渠坡混凝土板由于基體土凍脹引起的脫落、拱起、裂縫破壞，如圖 1-2 所示。

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【參考文獻】

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1 肖e

本文編號：2803806