现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
为提高渠道利用效率。文章依托灌区引水隧道，对渠基土换填后引水渠道衬砌防冻胀措施进行研究。结果表明：换填厚度增大时，渠道衬砌受到的最大法向应力和切向应力均逐渐减小，其最大法向应力和切向应力消减率逐渐增大。相同换填厚度，砂砾石渠道基础的衬砌冻胀量小于风积沙，冻胀量消减率大于风积沙。研究结果为渠道施工提供参考。
为提高渠道利用效率。文章依托灌区引水隧道，对渠基土换填后引水渠道衬砌防冻胀措施进行研究。结果表明：换填厚度增大时，渠道衬砌受到的最大法向应力和切向应力均逐渐减小，其最大法向应力和切向应力消减率逐渐增大。相同换填厚度，砂砾石渠道基础的衬砌冻胀量小于风积沙，冻胀量消减率大于风积沙。研究结果为渠道施工提供参考。
为提高渠道利用效率。文章依托灌区引水隧道，对渠基土换填后引水渠道衬砌防冻胀措施进行研究。结果表明：换填厚度增大时，渠道衬砌受到的最大法向应力和切向应力均逐渐减小，其最大法向应力和切向应力消减率逐渐增大。相同换填厚度，砂砾石渠道基础的衬砌冻胀量小于风积沙，冻胀量消减率大于风积沙。研究结果为渠道施工提供参考。
土壤的冻胀过程是非线性的，同时衬砌结构的受力变形也是非线性的。在冻胀力作用下，渠道的结构会发生非线性变形，包括弯曲、剪切和扭转等，在寒冷地区的渠道中尤为突出。因此，需要准确地模拟和分析冻胀过程。在此背景下，进行弹性地基双层梁理论下寒冷地区衬砌渠道冻胀力学模型研究。该研究对问题进行了合理简化和抽象，以便更好地建立数学模型，设置了基本假设。采用弹性地基双层梁理论的思路，可以将衬砌渠道简化为一个弹性双层梁结构并建立3个力学方程，即挠度方程、弯矩方程、剪力方程，以描述双层梁结构的变形。在边界条件下，利用有限元分析求解方程，根据求解结果完成寒冷地区衬砌渠道冻胀力学分析。实验结果表明：U型衬砌渠道的冻胀破坏多发生在两侧，且随着冻胀量的增加，衬砌渠道的挠度、弯矩逐渐增加，剪力逐渐下降，但当冻胀量增加到一定程度时，挠度、弯矩和剪力急剧下降。
土壤的冻胀过程是非线性的，同时衬砌结构的受力变形也是非线性的。在冻胀力作用下，渠道的结构会发生非线性变形，包括弯曲、剪切和扭转等，在寒冷地区的渠道中尤为突出。因此，需要准确地模拟和分析冻胀过程。在此背景下，进行弹性地基双层梁理论下寒冷地区衬砌渠道冻胀力学模型研究。该研究对问题进行了合理简化和抽象，以便更好地建立数学模型，设置了基本假设。采用弹性地基双层梁理论的思路，可以将衬砌渠道简化为一个弹性双层梁结构并建立3个力学方程，即挠度方程、弯矩方程、剪力方程，以描述双层梁结构的变形。在边界条件下，利用有限元分析求解方程，根据求解结果完成寒冷地区衬砌渠道冻胀力学分析。实验结果表明：U型衬砌渠道的冻胀破坏多发生在两侧，且随着冻胀量的增加，衬砌渠道的挠度、弯矩逐渐增加，剪力逐渐下降，但当冻胀量增加到一定程度时，挠度、弯矩和剪力急剧下降。
土壤的冻胀过程是非线性的，同时衬砌结构的受力变形也是非线性的。在冻胀力作用下，渠道的结构会发生非线性变形，包括弯曲、剪切和扭转等，在寒冷地区的渠道中尤为突出。因此，需要准确地模拟和分析冻胀过程。在此背景下，进行弹性地基双层梁理论下寒冷地区衬砌渠道冻胀力学模型研究。该研究对问题进行了合理简化和抽象，以便更好地建立数学模型，设置了基本假设。采用弹性地基双层梁理论的思路，可以将衬砌渠道简化为一个弹性双层梁结构并建立3个力学方程，即挠度方程、弯矩方程、剪力方程，以描述双层梁结构的变形。在边界条件下，利用有限元分析求解方程，根据求解结果完成寒冷地区衬砌渠道冻胀力学分析。实验结果表明：U型衬砌渠道的冻胀破坏多发生在两侧，且随着冻胀量的增加，衬砌渠道的挠度、弯矩逐渐增加，剪力逐渐下降，但当冻胀量增加到一定程度时，挠度、弯矩和剪力急剧下降。