文档介绍：如何选择渠道冻胀处理方式的思考
如何选择渠道冻胀处理方式的思考
摘要:渠道冻胀破坏现象集中分布在我国灌溉区中下部,其多为土壤内土体、水的颗粒物理性质和低温共同作用的产物。目前,我国使用较为普遍的渠道冻胀处理方式包括改变渠基土体结构和渠道结构形式、应用新型建筑材料等。研究证实,渠道冻胀处理方式的合理选择直接影响着渠道施工成本和施工难度系数,而源于渠道设计和渠道施工的经验积累、积极研发和推广新型材料可为渠道冻胀处理方法提供更多的选择。
关键字:渠道冻胀处理方式选择机理研究
中图分类号:TV146文献标识码: A

我国是一个灌溉农业发达的国家,且我国严寒地带分布范围极广,而渠道冻胀现象却多集中在严寒地区的灌溉区中下游。由此可知,我国渠道冻胀现象分布范围很广,如喀什地区灌溉区、肇东市涝洲灌溉区、巴音郭楞蒙古自治州、彭阳县灌溉区等。基于此,提高渠道冻胀处理方式的科学性和合理性具有现实意义。本文结合实际案列,浅析如何选择最佳渠道冻胀处理方式。

一、案例概况
某灌溉区位于六盘山脉东侧,气候寒冷(一月均温波动范围是-10—7℃)、防渗渠道冻胀现象突出是该灌溉区的显著特点。一般而言,现浇混凝土防渗渠和预制混凝土防渗渠的冻胀现象较干砌石防渗渠和浆砌石防渗渠严重。调查结果显示,冻胀现象广泛分布在该区域的大渠道和小渠道,而渠道冻胀现象却极大地制约着渠道使用性能和使用安全的提高。基于此,本文认为加强对寒冷地区冻胀机理和冻胀处理方式的研究具有现实意义。

二、渠道冻胀机理研究
渠道冻胀的条件包括土壤内土体、水的颗粒物理性质和低温等,而渠道冻胀破坏源于渠道基土体积因受冻而发生膨胀,直至破坏渠道衬砌混凝土。本章节将从如下几个方面浅析渠道冻胀破坏机理:
(一)寒冷地区负温的持续存在为渠道冻胀破坏提供了前提条件;
(二)土壤内的毛细水和自由水、外界水分的持续性补给为渠道冻胀破坏提供了先决条件和必备条件;
(三)土壤内土体物理力学性质(如矿物质成分、土体颗粒等)为渠道破坏提供了条件。
基于上述三大条件可知,水始终是整个渠道冻胀破坏的活跃因子和必要元素。调查结果显示,渠道冻胀破坏现象主要分布在寒冷地区的灌区中下游,究其原因:寒冷地带灌区中下游土壤颗粒较细、地下水位较浅、土壤内毛细水和自由水补给量大,若该地区气温持续负温,土壤内毛细水和自由水必然因受冻而发生体积膨胀现象。进而导致土壤内土体膨胀至顶托混凝土衬砌,最终到渠道冻胀破坏。渠道冻胀破坏是制约灌溉区经济发展的重要影响因素,其亦是渠道建设必须要攻克的重难点。

三、渠道冻胀处理方式的选择
(一)渠道冻胀处理方式
渠道冻胀处理思路为变更渠道结构形式、破坏渠道冻胀机理,即以矩形断面或“U”形断面取代梯形断面。然而,此渠道冻胀处理方式的应用范围为小渠道(即流量未超过1m3/s的渠道),若将其应用到大渠道,渠道施工成本和施工难度系数均会大幅度增加。基于此,传统渠道冻胀处理方式根本难以满足现代大渠道冻胀的需要。本章节主要结合该灌溉区渠道的冻胀问题介绍几种常用的渠道冻胀处理方式:
例如:该灌溉区的某个半填半挖小斗渠,,工程施工阶段便出现了冻胀破坏现象。
由前文可知,渠道冻胀破坏存在三大基本元