文档介绍：大堵麻灌区续建配套与节水改造中的防冻胀措施
摘要:冻胀是渠道工程破坏的主要因素,同时渠道抗冻胀处理也是本次节水改造项目建设中的重点和难点。在项目建设过程中通过应用隔热保温、置换砂石料、设置排水暗沟、优化渠道纵横断面设计等技术措施有效防止了渠道冻胀破坏。
关键词:大堵麻灌区;续建配套;节水改造;冻胀破坏

1项目概况

大堵麻灌区位于河西走廊中部的民乐县境内西部。灌区南靠祁连山北麓,东依洪水河灌区,北与甘州区相邻,地势由东南向西北倾斜,南北长42km,东西宽36km,土地总面积1 251km2,农业灌溉区海拔2 000~2 600m。县城紧邻227国道,距张掖市65km,对外交通较为便利。

灌区属典型大陆性温带荒漠干旱气候,太阳辐射强,日照充足,夏季炎热,冬季寒冷,昼夜温差大,降水稀少,蒸发强烈,光热资源丰富,适宜种植多种农作物。 ℃,极端最高气温32 ℃,极端最低气温- ℃,年日照时数2 997h,,最大风速28m/s, mm,多年平均蒸发量1 ,,全年无霜期144d。

灌区位于河西走廊张掖盆地南部地带,地下水主要贮存于厚达600m左右的第四系松散岩类(砂卵砾石层)孔隙内,地下水埋深150~200m,开采相对困难,地下水富水性较强,单井涌水量1 000~3 000m3/d,水质优良,属Ⅰ类水;,目前开采量仅24万立方米/年,开采潜力较大,但开采困难,提水成本高,不宜大规模发展井灌。

本次改造工程主要分布在浅山地区,干渠垂直于等高线南北布置,坐落在各河流主河床或左右岸一级阶梯上,为砂砾石层或砂壤土层基础,地质条件较好,有轻微的冻胀破坏,但是渠道自然落差大,部分渠段水流冲刷破坏严重。支渠均平行于等高线东西布置,分布在山前冲洪积扇上,~,属于弱冻胀-强冻胀性土,土层下面均伏巨厚砂砾石层,属于非冻胀性土,支渠基本建在砂壤土或重壤土层上,均有不同程度的冻胀破坏。该区域地下水埋深大,对渠道不产生负面影响,但是河流地表水和农田灌溉回归水对渠道冻胀破坏有很大影响,应根据不同渠段、不同土质类型和厚度区别进行处理。

2渠道冻胀破坏机理分析

通过对已建工程观察,渠道的损害形式主要以冻融破坏为主。
一是现有渠道衬砌材料均具有一定的吸水性,渠道工程又经常处于输水运行状态,致使渠道砌体和堤岸基土中含有大量的水分,这些水分在负温条件下冻结成固状物体,体积发生膨胀,,并与基土一起膨胀,膨胀的基土受到渠道刚性衬砌体的约束,即对衬砌体产生冻胀力,当这种冻胀应力超过衬砌材料抗力时,渠体就会产生裂缝增加吸水性和渗漏量,致使砌体在第二个负温周期中结冰冻胀加剧破坏,经过冻结、融化和冻胀应力的反复作用,最终使渠道防渗体遭到冻融破坏;
二是土体在冻结过程中不仅是初始冻结面的水分冻结膨胀,而且未冻区的水分在表面张力和毛细管作用下向冻结区迁移,水分的迁移使冻结区的含水量剧增,导致冻胀加剧。随着冬季气温的不断下降,基土的冻结深度不断加大,水分