张海晨　李振　张茂林　姚志鹏　朱兴林　王铭岩

摘要：针对刚性衬砌渠道冻胀破坏问题，选取宁夏盐环定扬黄灌区衬砌渠道为研究对象，在考虑相变及水分迁移模型基础上，考虑高地下水位对冻胀的影响，建立考虑水分迁移及地下水影响的数学物理模型，并采用Comsol Mutiphysics有限元软件对梯形渠道混凝土衬砌进行冻胀数值模拟，分别从温度场、位移场和应力场对刚性衬砌渠道冻胀破坏等方面进行了研究分析。结果表明：阴坡、阳坡冻胀量较大，渠底较小，渠底中部、渠坡1/3坡板长度处冻胀量分别达到最大值。渠底中部的法向冻胀力较小，两边逐渐增大，阴坡、阳坡的法向冻胀力分布均匀;渠底的切向冻结力成线性分布。阴坡、阳坡靠近坡脚处切向冻结力较大，左、右两端坡顶处切向冻结力较小，渠底衬砌板和两侧衬砌板属于压弯组合变形构件。

关键词：渠道;衬砌;数值模拟;冻胀破坏;寒旱区

中图分类号：TV67

文献标志码：A

doi：10.3969/j .issn. 1000- 1379.2019.03.032

渠系工程在灌区工程中担任着主要的输水配水任务，但由于设计标准低，工程配套差，老化失修严重等问题，每年渠道渗漏导致的灌溉水损失占农业用水量的45%，占全国总用水量的33%.严重制约渠系工程的安全高效运行[1]。衬砌渠道防渗效果明显，其整体可减少渗漏损失的70% - 90%.是渠系工程中主要的防渗措施。我国冻土面积广阔，在北方灌区，每年冻胀融沉导致的渠道衬砌破坏现象屡见不鲜。衬砌渠道冻胀是影响渠系工程安全运行的一大因素，受到国内外相关科研工作者的广泛关注。……