目前季节性冻土区冬季停水渠道的保温防冻胀措施已经有很多,并且已经基本成熟,在工程中的应用效果也很好,但冬季输水渠道一般直接套用冬季停水渠道的防冻胀措施,因此,迫切需要找出一种针对冬季输水渠道的防冻胀措施。本文采用有限元软件,利用热阻等效原理对冬季输水渠道的温度场、应力场、位移场进行数值分析,最终提出一种适用于冬季输水渠道的新式保温防冻胀措施。该措施主要是在渠坡顶部和水面以上边坡板后铺设聚苯乙烯保温板,水面以下不铺设保温材料。模拟结果表明:新式保温结构等温线较无保温措施的情况分布更加均匀,并且可以极大的降低和改善渠道水面、空气、衬砌板交界处及其附近的应力分布情况;厚度为0、8、10、12、13、14、15cm的聚苯乙烯保温板被铺设后,渠道混凝土衬砌板最大位移依次分别为6.25、3.7、3.25、2.75、2.5、2.46、2.35 cm,从中取出最优的保温板厚度为13 cm,此时冻胀量由6.25 cm降至2.5cm,符合规范要求。本文提出的季节性冻土区冬季输水渠道新式防冻胀措施不仅可以节约工程成本,而且还能减少渠道的次数维修和延长其使用年限。
哈达山水利枢纽工程处于冻土地区,解决防冻、抗冻以消除结构变形破坏被列为首要问题。试验证明,采用渠道保温防冻能有效解决冻土区土体冻胀问题,对于提高工程质量,延长工程寿命有着举足轻重的作用。本论文根据现场铺设不同厚度保温板,经过1个冻结周期的实地观测,总结了不同厚度保温板对减少渠道冻胀、改善渠道温度的影响,大大地提高基底温度。通过现场试验,为本地区其它渠道提供合理的设计方案及合理聚苯乙烯保温板厚度,能较大程度地改善渠道冻胀现象。