結課**
學院：水利建築工程學院
專業：水利水電工程
班級：2班
姓名：楊佳奇
學號：2012510200
2015.6.2
新疆地區襯砌渠道的凍害防治技術
摘要新疆寒冷地區的襯砌渠道破壞主要為凍脹破壞，襯砌渠道的抗凍效能是渠道工程設計所要考慮的重點問題。文中闡述了襯砌渠道的凍脹機理，其主要破壞形式包括凍脹剝蝕、凍脹裂縫、凍融坍塌和冰凍破壞，並為襯砌渠道凍害防治設計對策。
正文1 凍脹破壞的主要形式和機理
1．1凍脹剝蝕
實際工程中，混凝土襯砌渠道的凍脹破壞十分常見。由於混凝土襯砌渠道本身含有一定水分，這些水分在負溫下凍結成冰，體積發生膨脹，當這種膨脹作用引起的應力超過混凝土自身強度時，就會產生裂縫並增大吸水性。在第二個負溫週期中，結冰膨脹破壞作用更為加劇，經過多個凍結一融化迴圈和應力的反覆作用，最終導致混凝土襯砌渠道的凍融破壞。
輕微的凍脹破壞發生混凝土表面砂漿層剝蝕，並伴有裂縫，由於從裂縫處逐年貫入泥水，縫口處出現區域性凍脹，縫寬逐年擴大，在渠道基土凍脹力作用下，將發展成凍脹裂縫。
1．2凍脹裂縫
土中的水在負溫下結成冰，體積膨脹，並產生凍結力。由
於渠道走向、斷面上的高差以及渠道土質的不均勻，造成渠坡、
渠底承受陽光的時間及輻射熱不同，加上風速及散熱條件、地
下水補給條件不同，致使渠道基槽各部位的含水量也不同，在
負溫作用下，渠道基槽上各部位的凍深程度和凍脹量也就不同，使混凝土防滲層受到不均勻的凍脹力和不均勻的變位。當區域性地段混凝土襯砌的抗拉強度不足以克服不均勻的凍脹力和不均勻的變位時，將產生凍脹裂縫。當區域性地段混凝土襯砌的自重和外加的錨固力不足以克服凍脹力時，將產生混凝土防滲層的鼓起。
1．3凍融坍塌
當渠道邊坡基槽冰凍的土層進入融化期，表層融土中的水分可很快排出，但較深層的融土含水量很大，上有覆蓋層，下仍有冰凍層。這個夾層融土往往會沿凍融土的交介面順坡下滑。這個過程往往是在幾個凍融週期內完成。
這樣，使坡面上的混凝土防滲層在凍脹裂縫的基礎上，進一步架空、錯位．有的鼓起成台階型破壞，有的鼓起滑坡、坍塌。
1．4冰凍破壞
當混凝土襯砌渠道在負溫下有積水，水體將發生凍結。起
初在邊坡形成岸冰，逐漸向渠中擴散，連成一體，表面封凍，冰
層逐漸加厚，對渠坡的混凝土襯砌產生冰壓力，使渠道受到破壞性變形。
上述混凝土襯砌遭受到的凍害形式以及發生凍害的機理是相互影響、相互交錯發展的，並隨凍融週期的增加而逐漸發展的。
新疆渠道採用的主要形式為混凝土襯砌渠道，也有部分渠道採用幹砌卵石、於砌卵石灌漿和灌細粒混凝土等防滲形式，它們亦屬剛性襯砌，其凍害的破壞形式以及發生凍害的機理與混凝土襯砌相似。
2凍害防治措施
2. 1合理規劃和選線
負溫、地下水位和渠基土是渠道凍脹的主要因素。新疆的冬季氣溫較低，且持續時間較長，所以在進行渠道的規劃和選線設計時，要盡量的避開具有粘質土壤、鬆軟的土層、淤泥沼澤或者地下水位較高的地段。而要選擇具有較強透水性、地下水們較低，且地形較高的地段。
如果必須選擇地下水們較高的地段，可採用填方渠道的方法，盡量使混凝土渠道底的凍結層控制在地下水位高度以上。可採用管理、樁基、架宅、渡槽等結構體系，從而避免與凍脹土接觸。在滲水和地面回歸水入渠的渠段。
要設定排水系統，儘量減少渠基上的水含量。
2. 2渠道斷面形式的選擇
當渠道基土的凍脹係數較大，而計算凍脹位移量與襯砌結構的允許位移量差距不大時，可以採用適應凍脹位移的結構法。在千渠或者支渠流量較大的渠道上，其橫斷面可採用弧底梯形的斷面形式。這樣就能夠發揮混凝土抗壓的特點，使斷面向上的凍脹力具有較強的抵抗能力，可有效的避免平底板的中間斷裂現象。
對於小型的農渠或者鬥渠混凝土渠道，可採用u型和梯形的斷面形式，u型的斷面形式占地面積較少，且有著較好的抗凍脹效能，非常適合在新疆的灌區節水工程中應用。渠道的邊坡不要過陡，要考慮到渠基的穩定性和施工的要求，如果邊坡過陡，在春季渠基土融化期，容易發生渠坡滑坡現象，另外施工的質量也很難得到保證。同時，為了預防凍脹變形。
也可以對混凝土襯砌斷面的縱橫縫間距和充填材料進行調整。
2. 3消減凍脹的方法
消減凍脹的方法是將渠基土的最大凍脹量進行消減，以達到混凝土結構所允許的變形範圍。通常使用的消減方法有置換法、隔熱保濕法和壓實幹密度法。由於壓實幹密度法的施工難度較大，且質量不容易控制，所以在新疆的渠道工程中很少應用。
換置法就是將凍脹的渠基土替換成非凍脹的渠基土。渠道基土換填的厚度可根據凍深、襯砌厚度等係數來計算確定。換填的材料可根據實際情況選擇砂卵石、中粗砂和風積砂等。
隔熱保溫法是採用保濕材料在混凝土板襯砌體後進行布設，以降低凍脹的破壞性。目前應用較為普遍的保濕材料有爐渣、珍珠岩、聚苯乙烯泡沫板等。聚苯乙烯泡沫板由於具有較好的吸水性和隔熱性能，運輸和使用方便等特點，在新疆的渠道工程中應用較為廣泛。
2. 4材料的選擇
設計時還要考慮到混凝土的強度、抗滲性和抗凍性，混凝土材料在提高混凝土的抗凍效能上也有一定的作用。在凍融迴圈較為頻繁的新疆．混凝上板在受到的多次凍融作用條件下，如果混凝上的耐久性較強。混凝士板的破壞程度就會減小和減緩，也就會增強渠道的抗凍性和抗衝性。
所以混凝土的強度一定要符合標準。
心得體會
通過對《季節凍土區水工建築物抗凍技術》課程的講解，使我又了解了一門知識。抗凍技術這門課程所應用的領域在我們的日常生活中十分常見，尤其是在北方等季節性凍土區和永久凍土區，並且對我們未來從事建築工程工作的學生來說十分重要。這將影響建築物的安全與否，運用的好可以造福一方，相反，可能造成重大的經濟損失。
我通過學習《季節凍土區水工建築物抗凍技術》這門課，首先知道了凍土區的分布，尤其是季節性凍土區的分布，新疆大部分屬於季節性凍土區。然後知道了東土的組成及物理特性、凍脹的形成及其影響因素、以及樁墩基礎建築物，平板式基礎，擋土牆，襯砌渠道的凍害防治技術。
但是，我記憶最深的還是關於襯砌渠道的凍害防治技術。在今年冬天我們做了乙個關於農八師襯砌渠道抗凍現狀的調查，我們調查了好多襯砌渠道，發現位於季節性凍土區的兵團農八師防洪、灌溉用的襯砌渠道凍害很嚴重，不僅造成巨大的維護費用損失，而且還造成了水資源的浪費。通過對襯砌渠道抗凍方面的學習，使我對襯砌渠道的凍壞的成因有了乙個詳細的了解，並對襯砌渠道如何減小甚至避免凍害有了一些初步的認識，雖然現在了解的還不太全面，但我相信作為未來的工程師，在以後的學習工作中會不斷的積累，並應用到以後的工作中。
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