蔡 峰

(新疆水利水电科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830049)

新疆北疆地区半数以上渠道存在严重的冻害问题，因渠道冻胀破坏而产生的渗漏与冻胀又互为因果，导致渠道渗漏、冻胀、失稳等冻融破坏十分普遍，直接影响渠道的安全运行与效益发挥。因冻害导致渗漏损失约占总引水量的30%～60%，对水资源缺乏并依靠灌溉发展农业的旱寒区而言，渠道的冻害问题已成为寒冷灌区健康发展的瓶颈之一[1]。

渠道衬砌防渗是目前应用最广泛的节水措施，是提高农业灌溉用水利用率的关键技术。明渠衬砌防渗断面形式有梯形(包括弧形底梯形、弧形坡脚梯形)、矩形、U形等，在寒冷冻土地区，大中型输水渠道一般可选择弧形底梯形或弧形坡脚梯形断面来提高渠道的抗冻胀和输水性能；小型渠道可选择U形断面，不仅可提高渠道的抗冻胀结构性能，且水力特性好、占地少，因此，U形衬砌渠道是寒区末级小型防渗渠道首选抗冻胀结构断面。

近年来，对输水工程的冻胀研究不断深入，通过冻胀试验和数值模拟，探究了不同类型的冻土在寒冷环境下的冻胀特性。在U形渠道抗冻胀性能研究方面，通过数值模拟，分析U形渠道衬砌在冻胀作用下的变形破坏情况[2]；通过数值模拟分析衬砌受力的不均匀性、渠道冻结力和冻胀力变化的离散程度[3]，得出不同冻胀地质条件下衬砌结构的各因素受力情况的定量关系不同，土质冰冻情况对U形渠抗冻结构受力关系有直接影响。……