大U形混凝土襯砌渠道凍脹破壞力學(xué)模型及數(shù)值模擬.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，水資源緊缺的矛盾日益突出，建立節(jié)水型社會(huì)，發(fā)展節(jié)水灌溉勢在必行。在我國北方廣大季節(jié)性凍土地區(qū)，修建了大量渠道防滲工程，其中大U形混凝土襯砌渠道以水力條件好、占地面積少、抗凍脹性能好的特點(diǎn)而被廣泛采用。在冬季，由于渠基土的凍脹作用，這些渠道防滲工程都不同程度地遭受到凍脹破壞，發(fā)生鼓脹、裂縫、滑塌等現(xiàn)象，有的甚至失去了防滲意義，從而造成灌區(qū)維修管理費(fèi)用的增加，甚至重復(fù)投資進(jìn)行改建，嚴(yán)重影響了水利工程效益的發(fā)揮，

2、制約著渠道防滲工程的發(fā)展。其主要原因是未能充分認(rèn)識(shí)渠基土的凍脹規(guī)律，多數(shù)渠道防滲工程設(shè)計(jì)時(shí)，沒法準(zhǔn)確考慮負(fù)溫作用下渠基土特有的物理力學(xué)性質(zhì)，渠基凍土與渠道襯砌體之間的相互作用以及渠道冬季工作的特點(diǎn)。因此，要使渠道防滲體長期發(fā)揮防滲效益，亟待解決凍脹破壞問題。 本文在閱讀和分析大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，詳細(xì)總結(jié)和闡述了與課題相關(guān)的理論，如國內(nèi)外渠道防滲防凍脹技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，渠道凍脹防治技術(shù)與措施，各種形式混凝土襯砌渠道凍脹機(jī)理及破壞特

3、征等；然后主要針對大U形混凝土襯砌渠道，著重分析其凍脹機(jī)理和凍脹破壞特點(diǎn)，通過恰當(dāng)?shù)募僭O(shè)，建立起大U混凝土襯砌渠道非對稱凍脹破壞的力學(xué)模型，只需選取最大凍結(jié)力一個(gè)參變量，即可求解渠道襯砌板上的凍脹力，并結(jié)合混凝土板抗裂條件，給出內(nèi)力、脹裂部位、凍脹抗裂板厚及抗凍脹破壞驗(yàn)算等一系列計(jì)算方法，工程實(shí)例計(jì)算表明該模型是安全合理、簡單實(shí)用的；最后，應(yīng)用大型通用有限元分析軟件ANSYS，將渠基凍土視為各向同性和橫觀各向同性的線彈性材料，把凍土和襯