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考虑冻拨影响的寒区渠道衬砌冻胀破坏力学模型分析
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作者 李瀚翔 王正中 +3 位作者 陆立国 刘铨鸿 江浩源 薛博祥 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期103-112,共10页
地下水浅埋或窄深式衬砌渠道,渠顶竖向冻胀对渠道低温稳定性影响较大,容易产生衬砌断裂、整体上抬冻害,而现有渠道冻胀工程力学模型仅分析渠坡法向冻胀。该研究考虑了渠顶竖向冻胀引起的冻拔与渠坡法向冻胀共同作用,建立了考虑冻拔的渠... 地下水浅埋或窄深式衬砌渠道,渠顶竖向冻胀对渠道低温稳定性影响较大,容易产生衬砌断裂、整体上抬冻害,而现有渠道冻胀工程力学模型仅分析渠坡法向冻胀。该研究考虑了渠顶竖向冻胀引起的冻拔与渠坡法向冻胀共同作用,建立了考虑冻拔的渠道冻胀工程力学模型。以冻胀敏感土质为例,应用渠道水–热–力三场耦合数值模拟,研究不同渠坡倾角、不同宽深比、不同地下水位条件下冻胀情况,以探明渠道衬砌冻拔机理,明确冻拔产生时竖向与法向冻胀分布规律。提出了冻拔破坏发生的临界坡长、临界地下水位、冻拔危险位置计算方法,同时给出了冻拔状态下渠道衬砌板内力、渠坡抗冻拔强度等计算方法。结果表明:衬砌冻拔最大拉应力与冻深和渠坡倾角正相关,与地下水位负相关。经数值模型验证,最大拉应力误差为1.5%,冻拔位置误差在16.01%以内。宁夏灌区土质条件下,冻结线半径函数斜率范围为1.047~4.040。模型解释了小型渠道易整体冻拔上抬及宽浅式渠道抗冻拔优越的原因,可以对渠道衬砌抗冻胀结构进行定量分析,为工程设计、规范修订提供参考。 展开更多
关键词 渠基冻胀 冻拔 力学模型 冻胀破坏 临界坡长
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考虑冻胀力和冻结力作用的梯形渠道衬砌冻胀破坏弹性地基梁模型 被引量：14
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作者 何鹏飞 马巍 +2 位作者 穆彦虎 董建华 黄永庭 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期4148-4157,共10页
考虑基土冻胀作用于衬砌的法向冻胀力与界面冻结力的关系,基于弹性地基梁理论,建立开放系统中梯形渠道衬砌的冻胀破坏力学模型,使用解析法得到衬砌冻胀变形和内力解。通过与原型渠道及已有研究的冻胀变形进行对比,验证计算的正确性。研... 考虑基土冻胀作用于衬砌的法向冻胀力与界面冻结力的关系,基于弹性地基梁理论,建立开放系统中梯形渠道衬砌的冻胀破坏力学模型,使用解析法得到衬砌冻胀变形和内力解。通过与原型渠道及已有研究的冻胀变形进行对比,验证计算的正确性。研究结果表明:坡板最大冻胀变形发生在距离坡脚43%坡板长度处,最大弯矩发生在距离坡脚25%坡板长度处,这与已有的研究成果中梯形渠道衬砌破坏主要发生在距离渠坡坡脚25%~45%坡板长度处吻合。当考虑界面冻结力时,冻结力对挠度和剪力影响较小,而对弯矩的影响较大。界面的冻结力相当于作用于梁上的偏心拉压荷载,对弯矩有正叠加作用。因此,当仅考虑衬砌的刚度时,可不考虑冻结力的影响;但当重点考虑衬砌的强度时,应考虑界面冻结力的影响。 展开更多
关键词 冻胀破坏 渠道衬砌 冻结力 弹性地基梁
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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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