渠道刚性衬砌防冻胀结构选择-发表论文网__墨水学术,论文发表,发(2)
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衬砌板分块大小。衬砌混凝土板分块较小柔性较好时，在基土冻胀作用下，容易适应基土冻胀变形，而不发生混凝土板结构破坏。柔性较好的衬砌主要为预制混凝土板衬砌。4．衬砌结构对基土冻胀的影响
根据引起基土冻胀的土、水、温3个条件和压力对基土冻胀的约束作用，在基土土质确定以后，衬砌结构对基土冻胀的影响作用主要表现在以下3个方面：
(1)衬砌结构的保温作用。衬砌的保温性能好，可以减少冻深，从而达到减少冻胀量的目的。混凝土衬砌板导热系数较大，且厚度较薄，其对基土的保温作用很小。而设置保温层的保温衬砌结构对减少直至消除基土冻深和冻胀量具有显著的效果，有较好的防基土冻胀性能。
(2)衬砌的防渗作用。衬砌的防渗性能好，输水时可以减少向渠基的渗水，从而减少因渠道渗水而引起的基土冻胀。单纯用混凝土板防渗时，要求混凝土板有较强的抗渗性，较大的板块尺寸，混凝土板块之间的分缝处有良好的止水性。板块较小的衬砌结构(如预制混凝土板衬砌)分缝止水不易做好，防渗性能较差。混凝土板加土工膜防渗衬砌结构具有较强的防渗性。
(3)衬砌自重对基土的压力及约束作用。有关室内试验研究表明，压力对基土冻胀有一定的抑制作用。但作为渠道衬砌的混凝土厚度较薄，其自身重力对基土冻胀的影响作用甚微，所以可以忽略不计。衬砌对基土冻胀的约束作用，是基土不均匀冻胀后，衬砌板对冻胀突出点的压力作用，此作用由于板块的重量及相邻板块的影响作用比较集中，对基土冻胀的抑制作用比较明显。
二、防冻胀衬砌结构的选择
1．防冻胀衬砌结构选择的原则
由上述渠道衬砌基土冻胀破坏原因和衬砌结构对基土冻胀的影响分析，选择防冻胀衬砌结构应从以下3方面人手。
(1)减少基土冻胀量。引起基土冻胀的土、水、温三个条件中，消除其中一个条件就不会发生冻胀。换填基土衬砌，把冻胀性土换成非冻胀性土(如砂砾料)，改变基土条件，减少或消除冻胀。保温衬砌，在刚性衬砌的下面铺设一层保温层，形成保温衬砌结构，改变基土温度条件减少或消除冻胀。防渗衬砌，在刚性衬砌下铺设塑膜防渗层，减少渗水，降低基土水分含量，减少或消除冻胀。
(2)改善衬砌的约束条件。对于冬季不输水渠道渠底对渠坡、渠坡对渠底的约束，应将坡脚做成圆弧形式，改变冻胀位移的方向，使衬砌受力均匀。防冻胀衬砌断面有U形、抛物线形、弧底梯形、梯形断面弧形坡脚等断面形式。对于冬季输水冰盖约束情况，应从设计方面尽量避免冰盖的形成；若不可避免的要形成冰盖，则应该采取减少冬季输水位(冰盖)上下不均匀冻胀的方法解决。对于冻结力的约束，应采取消减冻结力的措施。衬砌板下铺设保温层或防渗层，均会起到消减冻结力的作用。
(3)提高衬砌抵抗或适应基土冻胀变位能力。加大衬砌厚度、提高衬砌的整体性和增加衬砌材料强度，可以使衬砌具有较强抵抗基土冻胀变位的能力。但是，这种结构会使衬砌费用增大。减小衬砌分块可以提高衬砌适应基土冻胀变形的能力，但分块过小会加大砌缝止水难度。因此，选择哪种结构，必须根据实际情况，以经济合理的原则选用。
2．渠道防冻胀衬砌结构的选择
(1)渠道防冻胀衬砌断面结构
选择渠道防冻胀衬砌断面形式，应考虑改善衬砌的受力条件，减少不均匀变位等因素。大中型渠道宜采用梯形断面弧形坡脚，小型渠道宜采用U形、抛物线形、梯形断面弧形渠底等结构形式。
(2)高填方渠道防冻胀衬砌结构形式
高填方渠道，一般地下水位较低，渠堤基土含水量较小，在没有外来水分补给的情况下，不会发生较大的基土冻胀。所以，衬砌结构应在满足防冲及糙率要求的同时，作好渠道防渗，以避免在输水过程中，向基土渗水，增加基土的含水量，造成基土冻胀量的增加。应采用防渗衬砌结构，即衬砌
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