季冻区小型U形混凝土衬砌渠道冻害评估及防护

　　本书针对季节性冻土地区混凝土衬砌渠道冻胀破坏严重的现状，深入调研总结了小型U形混凝土衬砌渠道冻害的主要形式，确定了导致衬砌结构破坏的主要因素；通过室内试验对渠道地基士的冻结特性进行研究；通过原位监测和力学模型分析，得到了渠道衬砌结构在冻结与冻胀作用下的受力特点；通过大型渠道离心模型试验和数值模拟，进一步揭示了小型U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏机理，同时对提出的新型整体式大跨度U形混凝土衬砌结构的抗冻胀性能进行了深入研究。本书进一步完善了对季冻区混凝土衬砌渠道的冻胀机理和抗冻胀结构的研究，可供从事渠道冻害防护研究的科研工作者参考。

　　唐少容，女，1982年生，副教授，硕士生导师。获得宁夏大学水工结构工程专业博士学位，目前在宁夏大学土木与水利工程学院工作。主要从事结构设计及理论和渠道防渗防冻胀方面的科研工作，参与国家自然科学基金、主持宁夏回族自治区自然科学基金多项，发表学术论文十余篇。

第1章 季冻区小型U形混凝土衬砌渠道冻害及主要防护技术
1.1 我国冻土的分布及其特征
1.2 小型U形混凝土衬砌渠道冻害
1.2.1 渠道冻害类型
1.2.2 渠道破坏形式
1.2.3 渠道地基土的冻结和冻胀特征
1.2.4 渠道地基土冻胀的主要影响因素
1.2.5 渠道地基土冻胀破坏机理
1.2.6 渠道冻害主要防护技术
第2章 季冻区土的冻结特性
2.1 土的基本性质
2.2 土的冻结特性试验
2.2.1 试验内容及方法
2.2.2 试样内部温度变化过程
2.2.3 冻结锋面移动特点
2.2.4 土体中的水分迁移状况
2.2.5 冻融变形状况
第3章 小型U形混凝土衬砌渠道的原位监测
3.1 原位监测内容
3.1.1 气象资料收集
3.1.2 渠道地基土温度的监测
3.1.3 冻深的监测
3.1.4 渠道地基土含水量的监测
3.1.5 土压力的监测
3.1.6 冻胀变形观测
3.2 小型U形混凝土衬砌渠道的原位监测结果
3.2.1 渠道地基土温度场分布
3.2.2 混凝土衬砌冻胀变形
3.2.3 渠道地基土压力
3.2.4 渠道地基土含水量
3.2.5 小型U形混凝土衬砌渠道的主要破坏形式
第4章 小型U形混凝土衬砌渠道的冻胀破坏力学模型
4.1 三拼式小型U形渠道混凝土衬砌结构的冻胀破坏力学模型
4.1.1 切向及法向冻结力
4.1.2 法向冻胀力
4.1.3 渠道底板内力
4.1.4 渠坡板内力
4.1.5 算例及讨论
4.1.6 倾角和渠坡板弧线段圆心角对冻胀力的影响
4.1.7 法向冻结力作用位置的讨论
4.2 两拼式小型U形渠道混凝土衬砌结构的冻胀破坏力学模型
4.3 整体式小型U形渠道混凝土衬砌结构的冻胀破坏力学模型
4.3.1 切向及法向冻结力
4.3.2 法向冻胀力
4。3.3 渠道坡板内力
4.3.4 渠道底板内力
4.3.5 算例及讨论
4.4 冻胀作用下不同纵向接缝形式的u形渠道受力特点对比
第5章 渠道冻胀离心模型试验
5.1 冻胀离心模型试验设备及工作原理
5.1.1 TLJ一60A型岩土冻融离心机
5.1.2 冻融模型箱
5.1.3 热交换系统
5.1.4 循环冷却水系统
5.1.5 测量系统
5.1.6 控制系统
5.1.7 离心模型试验的基本步骤
5.2 渠道冻融离心模型试验相似准则
5.3 整体式大跨度混凝土衬砌结构的提出
5.4 小型U形混凝土渠道离心模型试验的设计与构件制作
5.5 测量技术与方法
5.5.1 地基土体温度测量
5.5.2 冻胀量测量
5.5.3 衬砌表面应变测量
5.5.4 土体含水量测量
5.6 试验结果及分析
5.6.1 整体式大跨度衬砌结构
5.6.2 两拼式大跨度衬砌结构
第6章 小型U形渠道混凝土衬砌结构冻胀效应数值模拟
6.1 渠道衬砌结构冻胀效应数值模拟
6.1.1 基本假定
6.1.2 非稳态温度场的控制方程、边界条件及求解方法
6.1.3 带相变的热传导问题
6.1.4 显热容法
6.1.5 土体热参数的选取
6.1.6 渠道衬砌结构应力场求解
6.2 小型U形渠道混凝土衬砌结构的冻胀效应模拟
6.2.1 数值模拟方法验证
6.2.2 离心模型试验模拟
6.2.3 整体式大跨度衬砌结构冻胀效应
参考文献