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，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，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，兰州 730000）

0 引 言

近年来，大型渠道在中国北方灌区续建配套、节水改造工程和长距离跨流域调水工程中得到广泛应用，然而渠道在冬季极易遭受冻胀破坏[1]。众多学者对渠道冻胀破坏机理进行了研究。如王正中等对梯形与弧底梯形渠道[2-3]、申向东等对预制板梯形渠道[4]，宋玲等[5]对冬季输水的渠道分别提出冻胀力学模型，但均未考虑冻土双向冻胀与衬砌板冻缩应力的影响。冻土双向冻胀是指土体在冻结过程中除沿温度梯度方向存在冻胀以外（法向冻胀），垂直温度梯度方向也会发生冻胀（切向冻胀）[6-8]。对大型渠道而言，由于渠坡较长，切向冻胀不可忽视。Michalowski等[9-10]基于孔隙率模型用体积应变张量表征冻土冻胀纵横向差异，体现冻土的双向冻胀；王正中等[11]对扩大墙基的冻胀力学分析考虑了冻土双向冻胀的影响；Feng等[12-13]考虑寒区隧道衬砌与围岩接触界面层上法向和切向的冻胀作用导出冻胀应力和应变的解析解；蔡海兵等[14-15]通过引入冻胀变形特征系数表征冻土的双向冻胀差异，并对冻结期隧道的地层位移进行计算；Amanuma等[16]通过三轴土体冻胀试验对垂直温度梯度方向的侧压进行研究，指出对冻土纵横 2个方向上的冻胀进行综合分析对工程冻胀破坏分析具有重要意义。……