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。
为研究渠基土在水分与温度变化下的力学特性与冻胀特性变化特征及在水分与温度变化下衬砌渠道的冻胀响应，本文通过对渠基土进行力学特性与冻胀特性试验，研究了不同水分、不同温度条件下渠基土力学特性和冻胀特性的变化规律。并以此为依据，采用有限元数值模拟，基于水热耦合变化，对渠基土冻胀下衬砌渠道冻胀响应进行了研究。结果表明：渠基土力学特性与冻胀特性在水热耦合下呈现出复杂性。温度差异小时，水分差异对衬砌渠道冻胀变形影响小。温度差异大时，水热耦合对衬砌渠道冻胀变形影响显著。-2℃、-12℃下，衬砌渠道最大冻胀变形相较渠道底部变形大54%、70%。温度差异越大，不同温度条件下法、切向冻胀力差距越大。-5℃下最大法向、切向冻胀力相较-2℃大175%、173%,-15℃下最大法向、切向冻胀力相较-5℃大408%、200%。水分差异相较温度差异对冻胀作用影响小。在水热耦合下，渠基土冻胀作用分布具有非均匀性特征且衬砌渠道裂缝发展与分布特征具有一定规律性。温度差异越大，不同水热条件下衬砌渠道冻胀应力差距越大。-6℃下最大冻胀应力相较-4℃大57%。-14℃下最大冻胀应力相较-6℃大183%。温度越低，水分越多，对衬...
为研究渠基土在水分与温度变化下的力学特性与冻胀特性变化特征及在水分与温度变化下衬砌渠道的冻胀响应，本文通过对渠基土进行力学特性与冻胀特性试验，研究了不同水分、不同温度条件下渠基土力学特性和冻胀特性的变化规律。并以此为依据，采用有限元数值模拟，基于水热耦合变化，对渠基土冻胀下衬砌渠道冻胀响应进行了研究。结果表明：渠基土力学特性与冻胀特性在水热耦合下呈现出复杂性。温度差异小时，水分差异对衬砌渠道冻胀变形影响小。温度差异大时，水热耦合对衬砌渠道冻胀变形影响显著。-2℃、-12℃下，衬砌渠道最大冻胀变形相较渠道底部变形大54%、70%。温度差异越大，不同温度条件下法、切向冻胀力差距越大。-5℃下最大法向、切向冻胀力相较-2℃大175%、173%,-15℃下最大法向、切向冻胀力相较-5℃大408%、200%。水分差异相较温度差异对冻胀作用影响小。在水热耦合下，渠基土冻胀作用分布具有非均匀性特征且衬砌渠道裂缝发展与分布特征具有一定规律性。温度差异越大，不同水热条件下衬砌渠道冻胀应力差距越大。-6℃下最大冻胀应力相较-4℃大57%。-14℃下最大冻胀应力相较-6℃大183%。温度越低，水分越多，对衬...
为研究渠基土在水分与温度变化下的力学特性与冻胀特性变化特征及在水分与温度变化下衬砌渠道的冻胀响应，本文通过对渠基土进行力学特性与冻胀特性试验，研究了不同水分、不同温度条件下渠基土力学特性和冻胀特性的变化规律。并以此为依据，采用有限元数值模拟，基于水热耦合变化，对渠基土冻胀下衬砌渠道冻胀响应进行了研究。结果表明：渠基土力学特性与冻胀特性在水热耦合下呈现出复杂性。温度差异小时，水分差异对衬砌渠道冻胀变形影响小。温度差异大时，水热耦合对衬砌渠道冻胀变形影响显著。-2℃、-12℃下，衬砌渠道最大冻胀变形相较渠道底部变形大54%、70%。温度差异越大，不同温度条件下法、切向冻胀力差距越大。-5℃下最大法向、切向冻胀力相较-2℃大175%、173%,-15℃下最大法向、切向冻胀力相较-5℃大408%、200%。水分差异相较温度差异对冻胀作用影响小。在水热耦合下，渠基土冻胀作用分布具有非均匀性特征且衬砌渠道裂缝发展与分布特征具有一定规律性。温度差异越大，不同水热条件下衬砌渠道冻胀应力差距越大。-6℃下最大冻胀应力相较-4℃大57%。-14℃下最大冻胀应力相较-6℃大183%。温度越低，水分越多，对衬...
寒旱区输水渠道防渗衬砌结构极易发生冻胀破坏而影响灌区供水安全和稳定运行。为提高湿陷性黄土地基渠道的抗冻胀性能，以宁夏固海扬水灌区衬砌渠道为例，通过分析原型渠道冻胀破坏特征，基于提高防渗体抗冻胀变形能力的思路，提出了三种不同边坡系数、断面结构形式和边坡筑构材料的防渗结构优化方案，并应用ABAQUS软件，分别计算分析了不同方案的衬砌结构受热力耦合作用下的冻胀变形特征与受力状态。结果表明，在湿陷性黄土地区，弧底梯形渠道的抗冻胀性能普遍优于梯形断面渠道；在渠道防渗衬砌体基土之间加设一定厚度的水泥砂浆垫层，能有效减弱衬砌结构在冻胀作用下的应力集中现象；适当减小渠道边坡系数能有效减少渠道内的冻胀应力峰值；在三种衬砌改造结构中，其峰值应力减幅分别为70.49%、63.36%、27.68%,最大冻胀量降低率分别为7.70%、5.05%、-2.82%,选取边坡系数为1∶1.75的弧底梯形断面型式，并在混凝土防渗面板与基土间设置水泥砂浆垫层时，其抗冻胀效果最佳，可在同类地区推广应用。该研究结果为跨越湿陷性黄土地基的灌区渠道结构改造提供参考，也可为同类地区渠道的防冻胀设计提供依据。
寒旱区输水渠道防渗衬砌结构极易发生冻胀破坏而影响灌区供水安全和稳定运行。为提高湿陷性黄土地基渠道的抗冻胀性能，以宁夏固海扬水灌区衬砌渠道为例，通过分析原型渠道冻胀破坏特征，基于提高防渗体抗冻胀变形能力的思路，提出了三种不同边坡系数、断面结构形式和边坡筑构材料的防渗结构优化方案，并应用ABAQUS软件，分别计算分析了不同方案的衬砌结构受热力耦合作用下的冻胀变形特征与受力状态。结果表明，在湿陷性黄土地区，弧底梯形渠道的抗冻胀性能普遍优于梯形断面渠道；在渠道防渗衬砌体基土之间加设一定厚度的水泥砂浆垫层，能有效减弱衬砌结构在冻胀作用下的应力集中现象；适当减小渠道边坡系数能有效减少渠道内的冻胀应力峰值；在三种衬砌改造结构中，其峰值应力减幅分别为70.49%、63.36%、27.68%,最大冻胀量降低率分别为7.70%、5.05%、-2.82%,选取边坡系数为1∶1.75的弧底梯形断面型式，并在混凝土防渗面板与基土间设置水泥砂浆垫层时，其抗冻胀效果最佳，可在同类地区推广应用。该研究结果为跨越湿陷性黄土地基的灌区渠道结构改造提供参考，也可为同类地区渠道的防冻胀设计提供依据。
为克服现有Winkler模型未考虑渠基冻土连续性的不足，引入Pasternak剪切层描述独立土弹簧间的相互作用，进而提出Pasternak冻土地基上梯形渠道冻胀力学分析方法。对基土均匀冻胀且无顶盖板约束的梯形渠道导出接触面法向应力、衬砌板冻胀位移及截面内力分布的解析式。以甘肃省某梯形渠道为例，应用本文模型和Winkler模型计算各衬砌板冻胀位移分布及接触面法向应力分布，并结合观测值进行了对比。结果表明：本文模型计算结果与观测值符合良好，且相比Winkler模型计算结果更接近观测值，能更加准确地反映衬砌冻胀位移分布规律，表明模型合理性。该模型能较好地体现法向冻胀力随衬砌冻胀变形的释放与衰减；法向冻胀力作用于坡板中下部且呈非线性、差异分布；中上部有脱开、翘起趋势而受法向冻结力作用；底板则只受法向冻胀力作用。研究结果可为梯形渠道抗冻胀设计提供参考。
为克服现有Winkler模型未考虑渠基冻土连续性的不足，引入Pasternak剪切层描述独立土弹簧间的相互作用，进而提出Pasternak冻土地基上梯形渠道冻胀力学分析方法。对基土均匀冻胀且无顶盖板约束的梯形渠道导出接触面法向应力、衬砌板冻胀位移及截面内力分布的解析式。以甘肃省某梯形渠道为例，应用本文模型和Winkler模型计算各衬砌板冻胀位移分布及接触面法向应力分布，并结合观测值进行了对比。结果表明：本文模型计算结果与观测值符合良好，且相比Winkler模型计算结果更接近观测值，能更加准确地反映衬砌冻胀位移分布规律，表明模型合理性。该模型能较好地体现法向冻胀力随衬砌冻胀变形的释放与衰减；法向冻胀力作用于坡板中下部且呈非线性、差异分布；中上部有脱开、翘起趋势而受法向冻结力作用；底板则只受法向冻胀力作用。研究结果可为梯形渠道抗冻胀设计提供参考。