肖 旻 ，王正中，3，刘铨鸿，王 羿 ，葛建锐 ，王兴威

（1.西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；2.西北农林科技大学 旱区寒区水工程安全研究中心，陕西 杨凌 712100；3.中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所 冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000）

1 研究背景

在北方广大季节性冻土区，衬砌渠道在冬季经常遭受严重的冻胀破坏。随着中国北方各大灌区续建配套、节水改造工程和长距离跨流域调水工程的持续推进，对寒区输水渠道抗冻胀设计方法和防冻胀措施进行深入、系统的研究迫在眉睫。近年来，众多学者对冻土冻胀特征和寒区工程的冻胀破坏机理进行了广泛的理论和试验研究［1-4］。就衬砌渠道而言，王正中等［5-6］对现浇梯形、弧底梯形渠道，申向东等［7］对预制混凝土衬砌梯形渠道，宋玲等［8］对冬季输水条件下的梯形渠道进行了冻胀破坏力学分析。此外，对衬砌渠道冻胀破坏过程的有限元分析等数值模拟方法［9-12］也已有所发展，但因考虑的影响因素较多，过程繁复且计算复杂，工程实践中仍然需要更加方便、简捷的设计方法。

由于渠道衬砌的冻胀在春季具有融沉复位能力，渠系工程抗冻胀设计规范（SL23-2006）［13］指出，在渠道工程设计中可以允许衬砌产生一定的冻胀位移，以达到削减冻胀、降低造价的目的，并以不产生残余位移和累积冻胀为依据给出了冻胀位移允许值，但规范中并没有提供相应的衬砌冻胀变形计算方法。因此，有必要对衬砌冻胀变形及由此引起的冻胀力释放和削减进行定量研究。……