为了研究东北高寒冻土地区灌溉渠道季节性的冻胀问题，通过模拟渠道冻胀试验，分析冻结过程中水和热的迁移规律以及混凝土渠道衬砌中的不均匀冻胀特征。结果表明，渠道开口处和底部的冻结深度基本相同，由于地面温度的重叠效应，渠底土壤含水量最大，冻结过程中产生大的冻胀力。渠道防冻工程中，从工程成本考虑，建议渠道底部保温板厚度小于开口处，坡面保温板厚度小于底部。
为了研究东北高寒冻土地区灌溉渠道季节性的冻胀问题，通过模拟渠道冻胀试验，分析冻结过程中水和热的迁移规律以及混凝土渠道衬砌中的不均匀冻胀特征。结果表明，渠道开口处和底部的冻结深度基本相同，由于地面温度的重叠效应，渠底土壤含水量最大，冻结过程中产生大的冻胀力。渠道防冻工程中，从工程成本考虑，建议渠道底部保温板厚度小于开口处，坡面保温板厚度小于底部。
灌溉渠道基土的水分补充方式与水含量之间存在密切关系，因此，也是冻胀变形的重要影响因素。此次研究以具体工程背景情况出发，设计封闭系统、地下水补给以及地下水+渠道水等3种不同的基土水分补给方式，利用数值模拟的方式研究水分补充方式对冻胀特征的影响。结果显示，渠基土水分补给来源越丰富，其平均温度和含水率越高，冻胀量越大。研究结论对相关研究和工程设计具有重要的支持和借鉴意义。
灌溉渠道基土的水分补充方式与水含量之间存在密切关系，因此，也是冻胀变形的重要影响因素。此次研究以具体工程背景情况出发，设计封闭系统、地下水补给以及地下水+渠道水等3种不同的基土水分补给方式，利用数值模拟的方式研究水分补充方式对冻胀特征的影响。结果显示，渠基土水分补给来源越丰富，其平均温度和含水率越高，冻胀量越大。研究结论对相关研究和工程设计具有重要的支持和借鉴意义。
文章以新疆某灌区衬砌渠道为例，在概述渠道冻胀基本情况的基础上，应用瞬态分析和稳态分析两种方法依次展开聚苯板保温机理模拟，并通过ADINA有限元软件构建起分析模型，对灌区3#支渠采用的不同衬砌方案效果进行模拟分析，模拟结果和实际观测结果较为吻合。结果表明，混凝土衬砌渠道铺设聚苯板和聚氨酯保温材料后均可取得显著的保温效果，能有效减弱渠道基础土冻害的发生。随着保温材料厚度的增大，保温效果和抗冻胀效果均有效提升，但聚苯板厚度超出6cm后升幅减缓。综合考虑保温效果、抗冻胀效果和经济性，6cm厚的聚苯板材料略优于4cm厚的聚氨酯材料，故应作为灌区保温抗冻胀的首选。
文章以新疆某灌区衬砌渠道为例，在概述渠道冻胀基本情况的基础上，应用瞬态分析和稳态分析两种方法依次展开聚苯板保温机理模拟，并通过ADINA有限元软件构建起分析模型，对灌区3#支渠采用的不同衬砌方案效果进行模拟分析，模拟结果和实际观测结果较为吻合。结果表明，混凝土衬砌渠道铺设聚苯板和聚氨酯保温材料后均可取得显著的保温效果，能有效减弱渠道基础土冻害的发生。随着保温材料厚度的增大，保温效果和抗冻胀效果均有效提升，但聚苯板厚度超出6cm后升幅减缓。综合考虑保温效果、抗冻胀效果和经济性，6cm厚的聚苯板材料略优于4cm厚的聚氨酯材料，故应作为灌区保温抗冻胀的首选。
本文研究利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件，提出寒区混凝土灌溉渠道参数化建模与仿真方法。该方法提高了混凝土灌溉渠道抗冻设计的质量，并且基于参数化建模能准确、快速修改渠道设计中的断面相关参数，提高灌溉渠道设计的效率，为寒区灌溉渠道高标准设计和分析提供借鉴作用。本文对寒区冻土水—热—力耦合问题进行了研究，建立了寒区灌溉渠道渠基土水—热—力三场耦合的数学模型，并利用COMSOL进行建模。最后对吉林永舒榆灌区灌溉渠道进行了数值模拟，对计算值与实测值做了对比。结果表明：模型稳定，数值模拟结果准确。
本文研究利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件，提出寒区混凝土灌溉渠道参数化建模与仿真方法。该方法提高了混凝土灌溉渠道抗冻设计的质量，并且基于参数化建模能准确、快速修改渠道设计中的断面相关参数，提高灌溉渠道设计的效率，为寒区灌溉渠道高标准设计和分析提供借鉴作用。本文对寒区冻土水—热—力耦合问题进行了研究，建立了寒区灌溉渠道渠基土水—热—力三场耦合的数学模型，并利用COMSOL进行建模。最后对吉林永舒榆灌区灌溉渠道进行了数值模拟，对计算值与实测值做了对比。结果表明：模型稳定，数值模拟结果准确。
【目的】明确高地下水位冻土区弧形底浅拱梯形渠道冻胀破坏机理并提出简捷、实用的抗冻胀设计方法。【方法】考虑此类渠道拱高明显小于断面整体深度的特殊性,基于Winkler假设提出衬砌体法向冻胀力计算方法。论证高地下水位渠道衬砌体微小刚性上抬位移对曲线形弧段切向冻结力的影响机制并提出切向冻结力计算方法。基于此构建高地下水位冻土区弧形底梯形渠道冻胀力学模型。【结果】以某弧形底梯形渠道为原型,对比分析不同渠底中心地下水位d对衬砌板截面内力及所受冻胀力的影响。结果表明,d越小则截面内力及冻胀力分布的横向差异越明显;z0越大,截面内力及冻胀力分布受地下水补给条件的影响越小,与事实相符。充足的水分补给时间、补给来源以及冻胀力横向的不均匀、不同步是此类渠道易遭受冻胀破坏的主要原因。【结论】该模型可较好地反映此类渠道的冻胀受力特性,计算结果合理、可靠,可为高地下水位冻土区弧形底浅拱梯形渠道抗冻设计和相关研究提供参考。
【目的】明确高地下水位冻土区弧形底浅拱梯形渠道冻胀破坏机理并提出简捷、实用的抗冻胀设计方法。【方法】考虑此类渠道拱高明显小于断面整体深度的特殊性,基于Winkler假设提出衬砌体法向冻胀力计算方法。论证高地下水位渠道衬砌体微小刚性上抬位移对曲线形弧段切向冻结力的影响机制并提出切向冻结力计算方法。基于此构建高地下水位冻土区弧形底梯形渠道冻胀力学模型。【结果】以某弧形底梯形渠道为原型,对比分析不同渠底中心地下水位d对衬砌板截面内力及所受冻胀力的影响。结果表明,d越小则截面内力及冻胀力分布的横向差异越明显;z0越大,截面内力及冻胀力分布受地下水补给条件的影响越小,与事实相符。充足的水分补给时间、补给来源以及冻胀力横向的不均匀、不同步是此类渠道易遭受冻胀破坏的主要原因。【结论】该模型可较好地反映此类渠道的冻胀受力特性,计算结果合理、可靠,可为高地下水位冻土区弧形底浅拱梯形渠道抗冻设计和相关研究提供参考。