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摘要
寒区渠道基土法向冻胀引起渠周收缩与刚性衬砌变形不协调，造成衬砌冻胀破坏。设置纵缝是规范中防止冻胀破坏的主要措施，但纵缝位置及宽度尚无法确定。本文在充分考虑开放与半开放环境下冻胀特点下，根据变形协调条件建立了多种典型断面渠周冻缩量计算的数学模型，进一步通过理论推导给出了渠周收缩计算公式及分布规律，经渠道冻胀水热力耦合模型验证其正确性；给出了渠周冻缩量的计算方法及渠周冻缩率的分布规律，分析了断面冻缩敏感性；从变形协调角度给出了纵缝布置及最小缝宽的确定方法。结果表明：断面形状的冻缩敏感性为：梯形>抛物线形>弧底梯形/弧脚梯形/U形；半开放系统α<55°，开放系统α<70°时抛物线形渠道冻缩量大于其他形式；断面曲率是否连续决定了冻缩率的变化幅度；宽浅式渠道渠周冻缩率小于窄深式，宽浅式弧脚梯形或弧底梯形渠道冻缩分布最均匀，抗冻胀性能最优越；抛物线形仅适于窄深式断面。为了消除变形不协调导致的冻胀破坏，可以在渠周冻缩率突增处设缝，即梯形渠道坡脚处，抛物线形渠道在渠底中心，弧脚梯形/弧底梯形/U形渠道在直线与曲线交界处。研究可为寒区渠道防冻胀工程建设及设计规范修订提供理论参考。
- 出版日期2023
- 单位西北农林科技大学
