为解决我国冻土地区骨干渠道衬砌冻胀破坏问题，文章通过对比渠道衬砌下不同厚度聚苯乙烯板对冻胀破坏的影响，对防冻胀研究中各项指标变化进行研究。通过对不同处理条件进行对比分析，结果表明，聚苯乙烯保温板对冻土地区骨干渠道，起到了很好的保温防冻胀作用。不同厚度聚苯乙烯保温板总保温效果达到了245%以上，含水率在19%以上，冻胀量变化范围10.8～37.3mm。研究为冻土地区骨干渠道衬砌防冻胀技术研究提供了数据支持和指导方向。

中国北方冻土地区的灌区渠道多采用衬砌或者保温措施进行防渗抗冻胀，从而减少输水损失。依据近年来北方冻土地区常用的渠道衬砌形式，从取材和施工的难易程度等角度，对北方高寒地区新疆阿勒泰灌区农十师渠道3种抗冻胀措施的效果进行了研究，分别建立了混凝土、HAS固化剂固化粉煤灰和聚苯乙烯泡沫板(EPS)3种衬砌材料的本构模型。通过ABAQUS温度-应力耦合模拟，分析了3种抗冻胀措施的效果。分析结果表明：3种抗冻胀措施均能有效减少渠道冻胀变形，而HAS固化剂固化粉煤灰和铺设聚苯乙烯泡沫板削减冻胀变形效果更为显著；其中铺设聚苯板措施效果最佳，不仅使混凝土衬砌最大法向冻胀量削减了54%,法向冻胀力削减了74%,切向冻结力削减83%,而且使应力和位移分布更均匀，避免了应力集中现象的发生。3种防冻胀措施的效果为铺设聚苯板>HAS固化粉煤灰>混凝土衬砌。考虑到HAS固化粉煤灰可实现就地取材，从而得出HAS固化剂固化粉煤灰渠道衬砌适用于新疆等寒冷地区的结论。研究成果为寒冷地区渠道抗冻胀设计提供了有效参考。

为探明季节性冻土区模袋混凝土衬砌渠道冻胀特征,提出模袋混凝土渠道防冻胀技术,在内蒙古河套灌区模袋混凝土渠道开展了聚苯乙烯板防冻胀试验研究。通过原型渠道冻胀试验得出:在8 cm模袋混凝土基础上分别增加4 cm和7 cm模袋混凝土后,阴坡下部1/3处最大冻胀量削减率分别为17.32%和39.55%,阳坡下部1/3处最大冻胀量削减率分别为17.23%和41.23%;在8 cm模袋混凝土基础上分别铺设4 cm和12 cm聚苯乙烯板后,阴坡、阳坡下部1/3处最大冻胀量削减率分别为51.7%、89.5%和48.7%、90.5%。8 cm模袋混凝土条件下铺设12 cm聚苯乙烯板处理和15 cm模袋混凝土条件下铺设6 cm聚苯乙烯板处理均无残余变形,其他处理均出现不同程度的残余变形(0.2～1.8 cm)。渠道边坡下部1/3处的冻胀量最大,渠坡上部1/3处的冻胀量最小。

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。

季节冻土区由于每年有 1个冻融周期。在冬季 ,建筑物受到不同程度、不同方向的冻胀力的作用 ,往往造成破坏。从而我们力求寻找一些改变水工建筑物周围的温度场的措施来防止其冻胀破坏 ,在这里我们使用保温材料来达到防冻。