整体式U型混凝土渠道衬砌-冻土接触模型

摘要：

为探究渠道衬砌与冻土接触面间存在的冻结约束、相对滑动与分离等接触作用对渠道衬砌冻胀破坏的影响,该研究以整体式U型渠道冻胀破坏监测试验为原型,构建了考虑接触和不考虑接触两类渠道冻胀模型,结合现场试验结果评估模型的合理性,并分析衬砌的冻胀变形与受力变化过程.结果表明:相比于不考虑接触模型,考虑接触模型的模拟结果更符合现场试验情况.在边坡处,考虑接触模型的法向应力峰值与试验监测峰值接近,不考虑接触模型的法向应力峰值可达前两者的 3.3倍.试验与考虑接触模型的渠底法向应力基本为 0,而不考虑接触模型中则存在持续增大的拉应力.现场试验的衬砌-冻土接触面间存在渠底分离与渠坡相对滑动过程,因此需由考虑接触模型模拟分析该过程.在试验与考虑接触模型中,渠底处衬砌与基土由于发生分离而产生空隙,此后悬空衬砌与渠坡基土发生相对滑动,释放了冻胀基土对衬砌的挤压力.考虑接触模型中的相对滑动改变了衬砌应力的发展趋势,由不考虑接触模型的"增力"变为考虑接触模拟的"卸力".与不考虑接触模型相比,考虑接触模型的衬砌上、下表面正应力峰值分别降低了 903%和164%,下表面切向力峰值降低了 248%.在渠道冻胀模型中考虑接触作用更加合理,研究可为寒区渠道防冻胀设计与结构优化提供参考.

关键词：渠道、冻胀破坏、模型、衬砌-冻土接触、接触本构

所属期刊栏目：39

分类号：S277;TV698.2+6(农田水利)

资助基金：国家重点研发计划2022YFD1900501

在线出版日期：2023-07-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：142-151