大型灌区节水改造工程实践：纤维砂袋换填的防冻效果分析

纤维砂袋换填所以能有较好的防冻效果，从3年观测资料分析看，主要有以下几个原因：

1.冻结深度明显减小

1985年四渠纤维砂袋换填与未处理段冻深变化过程见图5-4，1985～1987年3年纤维砂袋换填冻深削减汇总见表5-5。

冻结深度一般是随着寒冷气温持续时间长短而变化的，地下水埋深及土质不同时，冻深值变化差异较大，就在同一地点，多年的冻结深度也不尽完全相同。测定其差值可达10%～15%。一般说来，地下水位越高，冻结深度就越小，土质颗粒比重越大，冻结深度就越小。粗砂的冻结深度应该是明显大于其他粘性土的，但在装袋后实测其冻结深度反而有明显的减少，1986年最大冻深较未处理段平均减少37cm，削减率为31%，其中阳坡和阴坡冻深分别减少35cm 和45cm，削减率分别为34%和32%。分析其减少的原因，是纤维袋本身有一定的保温作用，铺设砂袋后侵入的冷空气强度减弱，这对冻深的增长有一定的抑制作用，加之砂袋排水能力强，袋中渗透水渗透流速较大，这样就使袋中的水保持着较高的温度，从而使冻深减少。再就是粗砂的导热性能在饱和后有所降低，也延缓了冻结深度的增长。

2.地下水位降低，水分迁移减弱

由于纤维砂袋的排水作用，明显地降低了渠坡处地下水位，两坡分别降低约50cm和30cm，由于地下水位线下移，使出逸点降低，使砂袋大部处于脱水状况。也由于纤维袋的作用，切断了土壤中的水分迁移和毛细管水上升的通道，使砂袋换填层含水量减少，从而提高换填处理的防冻效果。

由换填段与未处理段含水量测定成果看（表5-6），未处理与换填处理土的含水量在冻结期的变化有很大差异。

图5-4　四渠纤维砂袋换填与未处理段冻深变化过程（1985年）

（a）阴坡上部；（b）阴坡中部；（c）阴坡下部；（d）渠底；（e）阳坡上部；（f）阳坡中部；（g）阳坡下部T4—未处理；T8—处理(www.xing528.com)

表5-4　纤维砂袋换填防冻效果观测成果

表5-5　纤维砂袋换填冻深削减汇总

表5-6　马架梁渠道土的含水量测定成果（1985～1986年）　（单位：%）

（1）从冻前基土含水量看，未处理段含水量基数大，最小为21.5%，最大为32.9%，而换填层最小为5.3%（小于起始冻胀含水量），最大为24.4%，且上部有明显的脱水现象，因而减少了冻胀量。

（2）从水分迁移量看，未处理段最小为24.8%，最大为92.5%，而换填处理后，最大迁移量只有43.6%，且变化不大。由于冻前含水量只有4.6%，即便是达到43.6%，迁移后的含水量也只有6.6%，故不会产生冻胀，从而有效地防止了冻胀。