基于二维渗流有限元下锦北输水渠道渗漏影响特征研究 被引量：5

1

作者 杨美琪 《水利技术监督》 2023年第3期172-176,共5页

为研究锦北灌渠扩建后渠道渗漏特性,文章引入二维渗流有限元理论,借助GEO-studio平台开展了渠道模型的渗漏影响因素分析。研究得到,渠基土弹性模量与渠道渗漏量为负相关关系,但从防渗设计角度考虑,控制渠基土渗透系数更为有利。衬砌结... 为研究锦北灌渠扩建后渠道渗漏特性,文章引入二维渗流有限元理论,借助GEO-studio平台开展了渠道模型的渗漏影响因素分析。研究得到,渠基土弹性模量与渠道渗漏量为负相关关系,但从防渗设计角度考虑,控制渠基土渗透系数更为有利。衬砌结构布置在不同位置,渠道渗漏量差幅不超过1个量级,且以渠底中部衬砌方案下渗漏量最低。增设衬砌结构,渗漏量可减少近2个量级。文章对研究输水渠道防渗设计及渗漏特性研究有参考意义。 展开更多

关键词 二维渗流 锦北渠道 渗漏 渠基土 衬砌结构

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灌区渠基土改良下力学试验及冻胀特征研究 被引量：3

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作者 张西法 《海河水利》 2023年第7期100-104,110,共6页

为评估分布黄土改良治理效果,以黄土渠基为试验对象,设计了木质素改良下黄土力学试验,并基于此开展黄土干渠衬砌结构冻胀仿真计算。由试验结果得知,木质素成分含量高或低,均不会改变改良土试样应变破坏特点,但木质素含量提高,改良土应... 为评估分布黄土改良治理效果,以黄土渠基为试验对象,设计了木质素改良下黄土力学试验,并基于此开展黄土干渠衬砌结构冻胀仿真计算。由试验结果得知,木质素成分含量高或低,均不会改变改良土试样应变破坏特点,但木质素含量提高,改良土应力水平会增大,但在掺量3%后提高效果会减弱。相比之下,含水率因素会改变改良土试样应力应变曲线特征,在含水率14%~18%与20%~22%下分别为应变软化、应变硬化特点;含水率提高,峰值应力降低,而围压增大,可减弱含水率对改良土承载应力的负面作用。基于冻胀仿真计算,获得了原状渠基土与改良黄土衬砌结构冻胀位移在断面上均为对称分布,峰值冻胀位移处于断面1 m处,且改良黄土衬砌结构冻胀位移值低于原状渠基土,经改良后渠基土受含水率影响冻胀危害弱于后者。本研究可为输水灌渠土体物化治理设计及冻胀仿真计算提供参考。 展开更多

关键词 渠基土 改良 力学 冻胀 许家崖水库

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宁夏衬砌渠道渠基冻胀率水热响应试验研究

3

作者 王羽岱 王斌 +1 位作者 苗福生 马楠 《节水灌溉》 北大核心 2024年第6期27-34,共8页

衬砌渠道周围的水分与温度场分布存在明显差异,此范围内渠基土在水热两场耦合作用下冻胀有明显不同。基于这种差异,开展渠基土在不同水分、温度条件下冻胀率试验研究。结果表明:在不同温度条件下,土体冻胀率随温度的变化过程可分为2个阶... 衬砌渠道周围的水分与温度场分布存在明显差异,此范围内渠基土在水热两场耦合作用下冻胀有明显不同。基于这种差异,开展渠基土在不同水分、温度条件下冻胀率试验研究。结果表明:在不同温度条件下,土体冻胀率随温度的变化过程可分为2个阶段,当温度从0℃降至-5℃左右时,在此阶段产生的冻胀率约占整个冻胀过程的50%~80%,冻胀率与温度线性关系明显。随着温度继续降低,2者非线性关系明显。在无补水情况下,相同温度条件下的土体,初始含水率越大,所产生的冻胀率越大;初始含水率25%和35%的土体产生的冻胀率均为初始含水率15%土体的1倍到2倍以上。当土体在冻胀过程中有水分补充时,其冻胀率与水分变化线性关系明显,初始含水率越大的土体产生的冻胀率增量越大,初始含水率25%、35%的土体冻胀率增量均为15%土体的2倍以上。提出的水热耦合条件与渠基土冻胀率的多元非线性关系与试验数据吻合较好。建立数值模拟模型,对衬砌渠道不同位置处冻胀作用分布与变形进行计算与分析,结果表明:温度越低、水分越大,衬砌渠道所受到的切向冻胀力与法向冻胀力越大。水热变化差异越大时,土体冻胀导致的衬砌渠道冻胀变形越显著。 展开更多

关键词 衬砌渠道 渠基土 温度 含水率 水热耦合 冻胀率

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高聚物材料改性下输水渠道渠基土冻胀试验研究

4

作者 宋涛 《水利科学与寒区工程》 2024年第2期50-53,共4页

为研究头屯河水库枢纽下游渠基土改良冻胀效果,采用自研冻结试验装置,开展了改良渠基土的冻胀试验,探讨了高聚物改性剂、含水率两因素对冻胀特性影响。试验结果表明,高聚物含量不同,会在初始冻胀等阶段,影响冻结速率表现,高聚物含量愈多... 为研究头屯河水库枢纽下游渠基土改良冻胀效果,采用自研冻结试验装置,开展了改良渠基土的冻胀试验,探讨了高聚物改性剂、含水率两因素对冻胀特性影响。试验结果表明,高聚物含量不同,会在初始冻胀等阶段,影响冻结速率表现,高聚物含量愈多,冻胀量愈小,同时随冻结时间梯次变化,增幅愈低,但高聚物含量4~6层后,试样冻胀量受抑制减弱。含水率不改变试样冻胀时程特征,但会影响冻结速率,含水率愈高,冻结速率以及冻胀量均愈大,且含水率超过18%后,冻胀量表现更为显著。峰值温度梯度与高聚物含量具有二次函数关系,以高聚物3层时,峰值温度梯度为最小值;含水率递增,会促进峰值温度梯度与高聚物含量间变化敏感度。从冻胀时程特征以及温度梯度来看,高聚物3层时,改良渠基土的抗冻胀效果最优。 展开更多

关键词 高聚物 头屯河水库 渠基土 冻胀试验

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双塔灌区输水渠基土改良下地震动力特性影响研究

5

作者 苗亮 《水利技术监督》 2023年第6期169-173,180,共6页

为研究双塔灌区输水渠基土层改良设计方案,开展了现场渠基土层波速分析以及地震动响应特征计算,从土层波速、自振特性以及地震动响应特征评价改性剂掺量适宜问题。研究表明,压缩波速高于剪切波速,而饱和土层中两者差幅更显著,非饱和与... 为研究双塔灌区输水渠基土层改良设计方案,开展了现场渠基土层波速分析以及地震动响应特征计算,从土层波速、自振特性以及地震动响应特征评价改性剂掺量适宜问题。研究表明,压缩波速高于剪切波速,而饱和土层中两者差幅更显著,非饱和与饱和改良土层中,剪切、压缩波速分别差幅为0.58~1.6倍、0.83~3.2倍,掺量为3%时具有峰值波速。改性剂掺量超过3%后,自振频率变幅较大;饱和土层的自振频率、地震动力放大系数均高于非饱和,且地震波PGA增大,两者参数间差异性减小。随改性剂掺量梯次变化,PGA0.15g、0.25g、0.35g工况中非饱和土层位移响应值具有平均降幅14.1%、6.9%、5.5%,而饱和土层受掺量影响降幅低于非饱和土层。控制改性剂掺量,有助于抑制渠基土层地震动响应特性,提高渠基抗震能力,掺量为3%左右最适宜。论文可为研究灌区输水渠基改良设计以及地震动响应分析提供参考。 展开更多

关键词 双塔灌区 渠基土 改良 地震 波速

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生石灰添加对北方粉质盐碱渠基土冻胀融沉改良研究 被引量：1

6

作者 冯玉坤 《吉林水利》 2022年第3期24-27,32,共5页

为控制和改善由于北方寒区冻融过程所导致的渠道基土的冻胀变形等现象,丰富盐碱渠基土改良相关工程的理论和经验。研究采用室内试验的方式,选择能对生石灰改良渠基土冻胀融沉特征产生影响的生石灰掺量、冷端温度以及含水率3个因素,在不... 为控制和改善由于北方寒区冻融过程所导致的渠道基土的冻胀变形等现象,丰富盐碱渠基土改良相关工程的理论和经验。研究采用室内试验的方式,选择能对生石灰改良渠基土冻胀融沉特征产生影响的生石灰掺量、冷端温度以及含水率3个因素,在不同梯度水平条件下进行单因素冻融试验,通过探讨各因素对生石灰改良粉质粘土冻胀率和融沉系数的影响规律,确定改良的最佳掺量条件。结果显示,生石灰最佳掺量为12%,且尽量降低渠基土的初始含水率,可达到控制冻胀变形,防止冻胀破坏的目的。相关结论可为相关工程应用提供有益的借鉴和思考。 展开更多

关键词 生石灰 粉质盐碱土 渠基土 冻胀变形

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渠基土室内换填冻胀试验 被引量：2

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作者 姜国辉 田金玉 +1 位作者 王思文 李玉清 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期568-576,共9页

渠基土换填法是目前有效减小渠道冻胀破坏的方法之一,选取合理换填材料与换填深度是有效控制渠道冻胀破坏的关键。目前换填法研究更多的是采用有限元软件对渠基土换填进行分析,而相关的室内试验较少。以沈阳市浑浦灌区粉质黏土为研究对... 渠基土换填法是目前有效减小渠道冻胀破坏的方法之一,选取合理换填材料与换填深度是有效控制渠道冻胀破坏的关键。目前换填法研究更多的是采用有限元软件对渠基土换填进行分析,而相关的室内试验较少。以沈阳市浑浦灌区粉质黏土为研究对象,选取砂砾料和粉细沙作为换填材料,对渠基土进行30,50,70,90,110mm 5种深度换填,进行室内单向冻结试验。在初始温度相同条件下,观测不同换填条件下土样的冻胀变形量、内部温度和冻结速率等变化特点。结果表明:相同土柱高度时,换填前后土样内部各点温度随时间关系曲线均呈“S”型分布,换填砂砾料与粉细砂分别使土样的起始冻结时间提前2.0h和1.3h,均会缩短土样冻结历时,分别缩短4.0h和2.0h,降低土样冻胀量,不同材料相同换填深度时,砂砾料削减冻胀量效果好于粉细沙,换填70mm时,2种换填材料冻胀量削减率分别为70.44%和59.85%,同种材料不同换填深度时,冻胀量削减随着换填深度增加。对2种换填材料冻胀量与换填深度关系曲线进行拟合,得出满足防冻胀规范设计标准砂砾料与粉细沙的换填深度分别为81.625mm和111.326mm。在相同冻结历时情况下,对换填深度与冻结深度、渠基土冻结厚度进行拟合分析,结果表明:换填2种材料均会不同程度上增加冻结深度,换填70mm时,2种换填土样的冻结深度分别为16.7457cm和15.2001cm,由于粉细沙的物理性质较砂砾料相比更接近渠基土,故砂砾料对冻深的影响较大;单一从换填后2种换填材料对渠基土冻结厚度方面考虑,换填粉细沙后渠基土冻结厚度要小于砂砾料,削减冻胀量效果好于砂砾料。但由于砂砾料对冻胀量的削减效果好于粉细沙,故2种换填材料对渠基土冻结厚度影响较冻胀量削减对降低渠道冻胀破坏的作用较小。针对渠基土进行换填研究,给出不同换填情况下对渠道冻胀的影响情 展开更多

关键词 换填法 渠基土 砂砾料 冻胀量 温度场

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渠道运行方式对其温度场影响的数值模拟研究

8

作者 陈瑞考 魏学利 《低温建筑技术》 2018年第6期68-72,共5页

针对新疆地区因气候寒冷导致渠道易发生冻胀破坏的问题,应用大型有限元软件对新疆玛纳斯河四级电站引水渠进行温度场的数值模拟研究,分析运行方式对渠基土温度场的影响,并将结果与相关文献中的数据及破坏类型进行比对,从而验证模拟的合... 针对新疆地区因气候寒冷导致渠道易发生冻胀破坏的问题,应用大型有限元软件对新疆玛纳斯河四级电站引水渠进行温度场的数值模拟研究,分析运行方式对渠基土温度场的影响,并将结果与相关文献中的数据及破坏类型进行比对,从而验证模拟的合理性。结果显示,渠道运行方式对其温度场有显著的影响,主要表现在其温度场的分层发生变化且其温度线出现了集中波动,考虑渠内水影响的渠基土冻深更加符合实测冻深。考虑冬季输水渠道运行方式可以更加准确的研究季冻区渠道的冻胀防治,该文可为未来冬季输水渠道的冻胀破坏研究提供理论依据。 展开更多

关键词 渠道 运行方式 渠基土 温度场 冻胀防治

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考虑含水条件的渠基土冻胀特性试验研究 被引量：3

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作者 王淼 郭妍秀 +3 位作者 苏安双 孟上九 张爱民 海明威 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期74-84,共11页

水是促使土体发生冻胀破坏的关键因素,而渠道作为农业灌溉主要的输水载体,受季冻区环境威胁极易发生冻胀破坏。为了系统地研究水分对渠基土冻胀特性的影响,选取松干渠道典型土为研究对象,考虑不同的补水方式,探讨了不同含水率对渠基土... 水是促使土体发生冻胀破坏的关键因素,而渠道作为农业灌溉主要的输水载体,受季冻区环境威胁极易发生冻胀破坏。为了系统地研究水分对渠基土冻胀特性的影响,选取松干渠道典型土为研究对象,考虑不同的补水方式,探讨了不同含水率对渠基土冻胀特性的影响,给出了温度场、水分场和冻胀量的变化规律,对比分析两种补水方式的冻胀差异性,构建了关于含水率与补水方式的冻胀预测方程。结果表明:无论何种补水方式,冻胀量与初始含水率均成正比;同等条件下,开放系统的冻胀变形较封闭系统更明显,二者之间的比值为2~22,比值随着含水率的增大逐渐减小。研究成果可为渠基土冻胀防治提供参考。 展开更多

关键词 季节性冻土区 渠基土冻胀 含水率 补水方式 冻胀特性

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冻融作用下饱和渠基土物理力学性质的变化 被引量：1

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作者 韩财宝 《兰州文理学院学报（自然科学版）》 2021年第5期37-40,共4页

冻融作用是一种能够显著改变土的物理力学性质的强风化作用,危害寒区工程建设的安全.以兰州地区常见的黄土为样本,选取饱和渠基土样,就不同温度下试样冻胀、融沉的变化规律展开研究,观察冻融作用前后的力学性质变化.研究得到了饱和渠基... 冻融作用是一种能够显著改变土的物理力学性质的强风化作用,危害寒区工程建设的安全.以兰州地区常见的黄土为样本,选取饱和渠基土样,就不同温度下试样冻胀、融沉的变化规律展开研究,观察冻融作用前后的力学性质变化.研究得到了饱和渠基土在单向冻融后,物理力学性质呈现随冷端温度变化的规律性结论.具体表现为冻胀率和融沉系数随冷端温度降低而降低;先期固结压力P_(c)和压缩模量E_(s)因冻融作用减小,且影响随温度降低而降低,与干容重变化相似;粘聚力因冻融作用降低,而内摩擦角增大,该作用随冷端温度的降低而增强.冻融作用下饱和渠基土物理力学性质的变化,主要由于冷端温度变化影响孔隙水的成冰方式.本研究的结论适用于与兰州黄土为同类粉质土的其他类型饱和渠基土. 展开更多

关键词 冻融作用 成冰方式 饱和渠基土 物理力学

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坡向 坡度对渠床基土冻结的影响 被引量：1

11

作者 郭殿祥 魏振锋 马移军 《防渗技术》 1997年第1期7-20,共14页

本文从分析气候因素着手，论述了任意坡向、坡度面的日出、日没时角、坡面太阳辐射系数（Ｋｔ）、太阳辐射地温增值（△Ｔ）、日照遮荫系数（Ｋｚ）的计算方法，找出了渠床基土各部位的冻结规律，建立了任意坡向坡度面负温指数和坡面日... 本文从分析气候因素着手，论述了任意坡向、坡度面的日出、日没时角、坡面太阳辐射系数（Ｋｔ）、太阳辐射地温增值（△Ｔ）、日照遮荫系数（Ｋｚ）的计算方法，找出了渠床基土各部位的冻结规律，建立了任意坡向坡度面负温指数和坡面日照遮荫系数的计算模式，为渠床各部位的冻深计算提供依据。 展开更多

关键词 渠道 渠床基土 冻结深度 衬砌

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衬砌渠道防冻胀破坏措施浅析

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作者 皇甫伟 《河南水利与南水北调》 2002年第2期19-19,15,共2页

1 冻胀破坏的内在机理和影响因素衬砌渠道的冻胀破坏主要是指由于渠道衬砌混凝土面板承受不住由于基土冻胀变形而产生的冻胀应力,特别是不均匀冻胀变形的作用,更造成了冻胀应力的分布不均匀,而使渠道局部衬砌的混凝土板(块)遭到破坏。... 1 冻胀破坏的内在机理和影响因素衬砌渠道的冻胀破坏主要是指由于渠道衬砌混凝土面板承受不住由于基土冻胀变形而产生的冻胀应力,特别是不均匀冻胀变形的作用,更造成了冻胀应力的分布不均匀,而使渠道局部衬砌的混凝土板(块)遭到破坏。衬砌冻胀破坏的根本在于渠床基土的冻胀变形。 展开更多

关键词 冻胀破坏 冻胀变形 渠床基土 衬砌渠道 冻胀性 冻胀应力 保温材料 渠道衬砌 衬砌板 混凝土面板

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