关于“衬砌工程冻害新思维”问题的商榷

中国农业大学低温工程试验研究室刘镜仁同志,在《渠道（沟）衬砌工程冻害治理的新思维及试验研究》一文中,提出了一些与《渠系工程抗冻胀设计规范》ＳＬ２３－９１相左的观点文章有针对性地论述了渠道衬砌中的冻害研究范畴、渠床的冻胀融沉和衬砌体的破坏、允许冻胀位移值与允许残余变形量等问题．并介绍了《渠系工程抗冻胀设计规范》编制中的一些情况     

关于“衬砌工程冻害新思维”的问题的商榷

中国农业大学低温工程试验研究基础刘镜仁同志,在《渠道（沟）衬砌工程冻害治理的新思维及试验研究》一文中,提出了一些与《渠系工程抗冻胀设计规范》ＳＬ２３－９１相左的观点,文章有针对性地论述了渠道衬砌中的冻害研究范畴,渠床的冻胀融沉和衬砌体的破坏,允许冻胀位移值与允许残余变形量等问题,并介绍了《渠系工程抗冻胀设计规范》编制中的一些情况。     

季节冻土区扩大式基础上冻胀反力的计算

一、前言 受桩约束的土体冻胀时,一方面对桩产生切向冻胀力,另一方面对下卧土层产生冻胀反力。扩大式桩基础能够接受冻胀反力,具有自锚作用,因而是季节冻土区防治桩基冻拔的一种有效的结构措施。目前松辽流域的一些渠系水工桥涵工程已开始推广扩大式桩基础。     

青藏高原边缘山区公路路基、 路面抗冻设计研究

公路工程冰冻损害在冬季冻土地区十分普遍, 为有效减少或防止这一病害的发生, 需要进行公路工程抗冻设计计算. 以青藏高原东北边缘区和黄土高原丘陵沟壑过渡地带的甘肃临夏至大河家二级公路改造工程为例, 根据山区公路沿途的气候特点, 结合季节冻结状况和沿途的岩土性质, 根据相关规划对道路冻深、 路基冻胀值、 路基填土和地基土的冻胀率和路基总冻胀值进行了计算, 采用容许总冻胀理论进行了路基路面抗冻计算. 最后, 对路基容许冻胀值进行验算, 并对可能出现的冻害提出了工程防治措施.     

渠道抗冻胀垫层设计方法研究与数值模拟

基土换填是常用的抗冻胀措施。目前非冻胀性土缺乏科学标准的定义,换填厚度基本按照经验公式和工程类比确定,不尽科学合理。在对垫层抗冻胀机制的分析基础之上,根据层状土毛管水土水势理论给出了垫层材料的选择依据,结合热阻等效原理在考虑了衬砌结构允许位移的基础上给出了渠道垫层厚度的计算公式,并根据传统算法与该方法对山东打渔张北干渠弧形坡脚梯形渠道进行抗冻胀垫层设计;同时采用ANSYS有限元软件对渠道铺设垫层前后进行热力耦合数值模拟。研究表明,垫层通过改善水分场、温度场削弱了冻胀发生的因素;该垫层算法比传统算法合理、工程造价较低。数值分析表明,渠道冻胀量、冻胀力明显被削减,其中对阴坡的削减可达90%以上。     

高寒地区渠道防治冻害技术措施

依据黑龙江省水利科学研究院近20年来水工建筑物抗冻技术研究的主要成果,简述了高寒地区渠道防治冻害技术的主要内容,包括:抗冻胀设计参数的确定方法、渠道衬砌工程防治冻害技术措施的要点等,可供工程设计人员参考。     

寒区平原水库土坝护坡冻害防治技术

根据近年来冻土力学、冰工程学等研究成果,简述了寒区原水库土坝护坡构筑物冻害防治技术的主要内容,包括平原水库土坝护坡工程冻害破坏规律,给出了土坝护坡冻害防治措施、防冰措施、抗冻胀设计参数的确定、抗冰推护坡稳定计算等,可供工程设计人员参考。     

新疆孔雀河灌区渠道衬砌工程抗冻胀模式及应用浅析

冻胀是造成衬砌渠道破坏的主要因素,同时抗冻胀问题处理也是渠道工程建设中的重点和难点。探讨渠道冻胀破坏机理,通过应用和试验,分析适宜新疆孔雀河灌区渠道抗冻胀的基土置换垫层、隔热保温、优化结构等几种模型的优缺点,认为采用聚苯乙烯保温板抗冻胀措施宜全面推广。     

寒区水库护坡冰冻破坏问题中的断裂力学分析

寒区水库护坡冬季常常会在低气温和低温环境的共同作用而产生冰冻破坏,进而影响其发挥正常的作用,甚至会使其完全失去作用.结合团结水库的实际工程问题,在传统分析、计算方法的基础上将断裂力学引入进来,从断裂力学的角度分析了该水库护坡产生冰冻破坏的主要原因有三大因素:冰推、冻胀和浪淘,其中冰推和冻胀起控制作用,浪淘起辅助作用.根据冰冻破坏原因分析,提出了钢筋混凝土护坡板的设计方案,并对其进行了抗冰推、抗冻胀破坏的验算校核,结果证明:该计算方法和设计方案完全能够使寒区水库护坡达到抵抗冰冻破坏的目的.为解决寒区平原水库护坡抗冰冻破坏问题提出了新的思路,进行了有意义的探索.     

青藏铁路冻土与融区过渡段路基变形特性试验研究

冻胀和融沉是影响寒区路基稳定性的两大问题.对于多年冻土到融区过渡段路基,除考虑冻胀和融沉外,还应考虑多年冻土区和融区路基沉降变形差和冻胀变形差问题.根据青藏铁路沱沱河试验段路基在竣工后3a内的现场试验数据,分析了有代表性路基的地温变化、路基基底变形以及整个试验段的冻胀、沉降变形差问题,计算出了多年冻土与融区过渡段路基的合理长度.结果表明:多年冻土与融区过渡地带沉降总变形量相差较大,但从年沉降速率来看,路基不会产生突降,且随着沉降速率逐渐减小,路基趋于稳定;试验段内冻胀量差异不大,不会影响线路平顺度.对于本试验段此类工程地质条件,可以采用允许多年冻土融化原则的工程措施.     

淮南刘庄煤矿人工冻融土的冻胀与融沉研究

安徽淮南刘庄煤矿主井井塔地基工程采用了人工冻结法施工,因而主井井塔地基土发生冻胀和融沉的变化。为了工程的安全和井塔的稳定,本文对主井井塔地基的人工冻融土进行了冻胀和融沉模拟试验,并对试验数据进行分析和计算。本文对人工冻融土冻胀与融沉性质的研究,填补了我国在这方面研究的不足,为今后该方面的工程施工提供了参考依据。     

大洼灌区渠道防渗抗冻胀设计技术分析

大洼灌区位于辽宁盘锦市的南部,地处大辽河最下游右岸,灌区东邻大辽河,南与营口市隔河相望,西临辽河,北与盘锦市兴隆台区相接壤。以大洼灌区为例,采用渠道防渗抗冻胀衬砌技术,从减少渠系输水损失和提高田间水利用效率等方面解决现状问题,提出设计对策及防治措施,对于提高灌溉水利用率,增加水稻产量,减少氮肥施用量,改善稻米品质,保证粮食安全和农业可持续发展具有重大意义。     

基于广义Winkler弹性地基梁理论的梯形渠道冻胀力学模型

寒区渠道衬砌冻胀破坏现象普遍,而渠道的防冻工程设计大多依赖工程实践经验和定性认识,具有一定的随意性和盲目性,对衬砌结构所受的冻胀力计算缺乏简明、合理的方法。考虑冻土与衬砌的相互作用和冻土地基的连续性,基于广义Winkler地基梁理论并结合有限差分法,推导了渠道衬砌板冻胀挠曲线微分方程,建立了梯形渠道冻胀力学模型,给出了衬砌渠道法向冻胀力及切向冻结力的计算方法。同时,考虑渠道衬砌冻胀破坏的极限承载力以及冻胀过程中坡脚上抬位移对实际冻胀力的削减和释放效应,避免了冻胀力及衬砌结构内力计算值过大。为验证模型的合理性,以甘肃省靖会总干渠梯形渠道为研究对象,对其进行冻胀破坏计算。结果表明：模型由于考虑了衬砌结构与冻土间的相互作用,渠道衬砌板法向冻胀力呈非线性分布,修正了工程力学模型线性分布假设;与工程力学模型相比,冻胀力数值在坡脚处增大、跨中减小、底板上增大,计算结果更符合工程实际。研究提出的冻胀力学模型科学合理,简便快捷,具有更好的通用性,可为寒区渠道的抗冻胀设计提供参考。     

永昌县西河灌区渠道防渗抗冻胀探讨

西河灌区属西北内陆严寒地区,渠道的主要问题是渗漏及冻胀。多年来,通过不断的探索实践,总结渠道防渗及抗冻方面的措施和方法。该方法结合大型灌区续建配套项目节水改造的工程实践经验,在渠道防渗及抗冻胀方面,能对其他灌区开展渠道改造有所借鉴。     

季节冻土区挡土墙冻害防治技术

根据近年来冻土力学、冻土物理学等研究成果,简述了季节冻土区挡土墙构筑物冻害防治技术的主要内容,包括：挡土墙冻胀破坏的形式,挡土墙冻害产生的原因,挡土墙抗冻结构计算方法,抗冻胀设计参数的确定,挡土墙抗冻技术措施等,可供工程设计人员参考。     

隧道水平冻结施工引起地表冻胀的历时预测模型

隧道水平冻结施工过程中,土体冻结引起体积膨胀,进而会在地表产生冻胀现象。实际工程一般采用多根冻结管形成冻结壁。冻结壁交圈前,地表冻胀由多个冻土柱的叠加膨胀变形引起;冻结壁交圈后,地表冻胀则由整个冻结壁的膨胀变形引起。鉴于此,考虑冻结壁的形成过程,基于随机介质理论,建立了隧道水平冻结施工引起地表冻胀位移的历时预测模型。同时对冻结外锋面半径和冻胀区域外半径这2个关键参数的取值方法进行了相关探讨。最后针对两个工程案例,采用该计算模型对地表冻胀位移进行分析,得到地表冻胀位移随时间的变化规律,并与现场实测结果相比较,验证了模型的可靠性。该模型应用于隧道水平冻结施工前、冻结期内任意时刻的地表冻胀位移预测,可为工程冻结实施方案的合理确定提供有效依据。     

中俄原油管道沿线典型土样冻胀性试验研究

中俄输油管道穿越约500 km的多年冻土区,管道沿途地形起伏,水系和沼泽发育,使得管道工程地质条件复杂.沿线地貌单元主要可分为沼泽湿地、阶地、河漫滩、坡地以及基岩山脊等5种,不同地貌单元的岩性和冻土赋存条件均不相同.选取各地貌单元的典型土样进行颗粒分析、冻胀率等试验,分析了土样冻胀率与天然含水率、干容重、粘粒含量之间的关系.结果表明:全-强风化花岗岩冻胀率最小,冻土工程地质条件最好;含有机质粉质粘土冻胀率最大,管基需要进行特殊处理;粘土和粉土冻胀率介于二者之间,对管基进行常规处理即可.该试验定量评价了中俄输油管道沿线不同地貌单元的冻胀性,为管道在确保工程长期稳定性的基础上,选择经济、环保的施工方式提供了试验依据.     

排水站冰冻破坏原因分析及抗冰冻设计方案研究

在寒冷地区建筑的排水站,由于冰冻而造成的破坏影响了工程的使用性能,甚至会使其完全失去作用.针对具体的排水站工程,分析了冰冻破坏的原因,其中的排架柱为静冰压力和冻融循环联合作用引起的破坏;集水池护坡为冻融反复作用的冻融“疲劳”破坏.根据破坏原因分析与计算结果提出抗冰冻破坏的设计方案,对排架柱采用正锥体结构并设防水层,对护坡采用3种不同结构型式,分别是混凝土砌块护坡、混凝土板护坡和对原护坡的改造方案.经计算,3种方案均可以达到抗冻胀破坏的目的.     

土工加筋抗冻胀工作机制的研究

在分凝势理论的基础上，建立了一套考虑温度、水分及冻土－未冻土－筋材体系应力变形诸因素耦合预测加筋土冻胀和筋材拉力的计算方法，并对一维冻结室内模拟试验进行了理论分析和数值计算。通过对加筋消减冻胀及其抗冻胀工作机制的分析，提出了加筋材料对土体施加的约束，不仅减小了土体的冻胀速率，而且还使冻胀位移向未冻土区发展，从而可有效地消减土体冻胀的结论。     

某地铁区间隧道冻结施工冻胀效应随机预测分析

土层冻结引发冻胀,引起地面上升和变形,过量的不均匀沉降或变形可能危及周围地面建筑.南京地铁某区间隧道穿过地层为软一流塑状淤泥质粉质粘土,拟采用人工冻结法作为辅助施工方法穿越该不良地段.为对地面建筑物进行变形控制,需要对冻结法施工冻胀效应进行预测.采用随机介质理论对该工程冻结施工的冻胀效应进行预测,介绍了冻胀效应分析的基本过程,编制了计算分析程序,分析了水平冻胀引起的地面隆起、曲率变形规律.结果表明:水平冻胀引起的地面变形均满足地面变形控制要求.