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内蒙古灌区节水改造研究:渠道底部冻胀规律及特征

时间:2023-10-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于永刚分干渠为东西走向的渠道,阴坡遮阴现象比较明显,阴坡坡脚处渠底冻胀变形量最大,随着距阴坡的距离的增加,渠底中部及阳坡坡脚处的冻胀变形逐渐减小。在东西走向的渠道,阴、阳坡对渠底的冻胀影响不明显,受边坡面板的约束,渠底面板冻胀变形量中部大两边小,阴坡坡角处冻胀量略大于阳坡坡角处冻胀量。图3-23 为西济支渠采用保温处理与对比段渠底各测点在最大冻深时的冻胀量。

内蒙古灌区节水改造研究:渠道底部冻胀规律及特征

图3-20为永刚分干渠对比段渠底各测点的冻胀量过程线,测点1在阴坡坡角,测点2、3在靠渠底中部,测点4 在阳坡坡角(分别与图3-21 中测点2、5、8、11对应)。由图3-20可见,渠底冻胀量的发展与冻深的发展基本同步,在2月上旬达到最大值,在3月上旬开始消融,冻胀稳定持续一个月左右,到4月下旬融通复位,无残余变形。由于永刚分干渠为东西走向的渠道,阴坡遮阴现象比较明显,阴坡坡脚处渠底冻胀变形量最大,随着距阴坡的距离的增加,渠底中部及阳坡坡脚处的冻胀变形逐渐减小。图3-21为永刚分干渠对比段最大冻深时渠底(包括两端齿墙)各测点的最大冻胀量,同时也反映了由于阴坡的遮阴程度不同对渠底各部位冻胀的影响。

图3-20 2000~2001年永刚分干渠对比段渠底冻胀量过程线

图3-21 2000~2001年永刚分干渠对比段渠底各测点最大冻胀量比较

图3-22 为西济支渠对比段渠底阴、阳坡角和渠中间测点的冻胀量过程线。其冻胀过程不同于永刚分干渠,在2月中下旬出现最大冻胀量后即开始融沉,至4月下旬融通复位,无残余变形。在东西走向的渠道,阴、阳坡对渠底的冻胀影响不明显,受边坡面板的约束,渠底面板冻胀变形量中部大两边小,阴坡坡角处冻胀量略大于阳坡坡角处冻胀量。图3-23 为西济支渠采用保温处理与对比段渠底各测点在最大冻深时的冻胀量。由图3-23 可见,渠底采用5cm 厚的保温板后渠底的冻胀量得到大幅度的削减,在采用8cm 厚的保温板的渠底更无冻胀变形。

图3-22 2000~2001年西济支渠对比段渠底冻胀量过程线

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图3-23 2000~2001年西济支渠对比段与保温措施段渠底各测点最大冻胀量比较

表3-17 为永刚分干渠、西济支渠无措施及西济支渠5cm、8cm 保温措施在渠底的实测冻胀量。表3-17 资料反映,与无措施渠底相比较保温层对消除渠底的冻胀量有非常明显的作用,无措施段渠底中部三个冻融周期冻胀量的极值分别为16mm、142mm、111mm;5cm保温措施渠底中部冻胀量,三个冻融周期冻胀量的极值分别为14mm、12mm、6mm;8cm厚保温层渠底中部三个冻融周期冻胀量的极值分别为0、0、2mm。由此可见,5cm厚保温措施可削减冻胀量三年分别为91.5%、91.5%、94.6%;8cm厚保温措施可削减冻胀量分别为100%、100%、98.2%。无措施渠底中部和阴、阳坡角部的冻胀量也很不均匀,差值为30mm;5cm、8cm厚保温措施中部和阴、阳坡角部冻胀量差值分别为8mm、2mm。因此无措施渠底在冻结期呈一向上的弧形,且有残余变形量,最大为12mm,在融化期由于自重作用,无措施渠底有融沉现象,而保温措施渠底无残余变形。

表3-17 永刚分干渠、西济支渠渠底各测点冻胀量 (单位:mm)

续表

从以上观测资料分析和现场观测情况看,未采取防冻措施的混凝土衬砌对比段,已产生不同程度的冻胀破坏,而采取保温防冻措施的试验段,均未产生冻胀破坏,渠道完好无损。

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