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1、大堵麻灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造中的防凍脹措施的論文摘要：凍脹是渠道工程破壞的主要因素，同時(shí)渠道抗凍脹處理也是本次節(jié)水改造項(xiàng)目建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中通過(guò)應(yīng)用隔熱保溫、置換砂石料、設(shè)置排水暗溝、優(yōu)化渠道縱橫斷面設(shè)計(jì)等技術(shù)措施有效防止了渠道凍脹破壞?！ ￡P(guān)鍵詞：大堵麻灌區(qū)；續(xù)建配套；節(jié)水改造；凍脹破壞 1項(xiàng)目概況 1.1地理位置 大堵麻灌區(qū)位于河西走廊中部的民樂(lè)縣境內(nèi)西部。灌區(qū)南靠祁連山北麓，東依洪水河灌區(qū)，北與甘州區(qū)相鄰，地勢(shì)由東南向西北傾斜，南北長(zhǎng)42km，東西寬36km，土地總面積1251km2，農(nóng)業(yè)灌
2、溉區(qū)海拔2000～2600m?？h城緊鄰227國(guó)道，距張掖市65km，對(duì)外交通較為便利?！ ?.2氣象 灌區(qū)屬典型大陸性溫帶荒漠干旱氣候，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，日照充足，夏季炎熱，冬季寒冷，晝夜溫差大，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，光熱資源豐富，適宜種植多種農(nóng)作物。多年平均氣溫3.80℃，極端最高氣溫32℃，極端最低氣溫-24.40℃，年日照時(shí)數(shù)2997h，多年平均風(fēng)速4.50m/s，最大風(fēng)速28m/s，多年平均降水量339.80mm，多年平均蒸發(fā)量1709.60mm，多年平均最大凍土深1.62m，全年無(wú)霜期144d?！ ?.3水文地質(zhì) 灌區(qū)位于
3、河西走廊張掖盆地南部地帶，地下水主要貯存于厚達(dá)600m左右的第四系松散巖類（砂卵礫石層）孔隙內(nèi)，地下水埋深150～200m，開采相對(duì)困難，地下水富水性較強(qiáng)，單井涌水量1000～3000m3/d，水質(zhì)優(yōu)良，屬ⅰ類水；允許開采量660.36萬(wàn)立方米/年，目前開采量?jī)H24萬(wàn)立方米/年，開采潛力較大，但開采困難，提水成本高，不宜大規(guī)模發(fā)展井灌。. 1.4工程地質(zhì) 本次改造工程主要分布在淺山地區(qū)，干渠垂直于等高線南北布置，坐落在各河流主河床或左右岸一級(jí)階梯上，為砂礫石層或砂壤土層基礎(chǔ)，地質(zhì)條件較好，有輕微的凍脹破壞，但是渠道自然落差大
4、，部分渠段水流沖刷破壞嚴(yán)重。支渠均平行于等高線東西布置，分布在山前沖洪積扇上，表層為0.50～2.50m厚砂壤土或重壤土，屬于弱凍脹-強(qiáng)凍脹性土，土層下面均伏巨厚砂礫石層，屬于非凍脹性土，支渠基本建在砂壤土或重壤土層上，均有不同程度的凍脹破壞。該區(qū)域地下水埋深大，對(duì)渠道不產(chǎn)生負(fù)面影響，但是河流地表水和農(nóng)田灌溉回歸水對(duì)渠道凍脹破壞有很大影響，應(yīng)根據(jù)不同渠段、不同土質(zhì)類型和厚度區(qū)別進(jìn)行處理。 2渠道凍脹破壞機(jī)理分析 通過(guò)對(duì)已建工程觀察，渠道的損害形式主要以凍融破壞為主?！ ∫皇乾F(xiàn)有渠道襯砌材料均具有一定的吸水性，渠道工程
5、又經(jīng)常處于輸水運(yùn)行狀態(tài)，致使渠道砌體和堤岸基土中含有大量的水分，這些水分在負(fù)溫條件下凍結(jié)成固狀物體，體積發(fā)生膨脹，膨脹量約為水體的1.10倍，并與基土一起膨脹，膨脹的基土受到渠道剛性襯砌體的約束，即對(duì)襯砌體產(chǎn)生凍脹力，當(dāng)這種凍脹應(yīng)力超過(guò)襯砌材料抗力時(shí)，渠體就會(huì)產(chǎn)生裂縫增加吸水性和滲漏量，致使砌體在第二個(gè)負(fù)溫周期中結(jié)冰凍脹加劇破壞，經(jīng)過(guò)凍結(jié)、融化和凍脹應(yīng)力的反復(fù)作用，最終使渠道防滲體遭到凍融破壞； 二是土體在凍結(jié)過(guò)程中不僅是初始凍結(jié)面的水分凍結(jié)膨脹，而且未凍區(qū)的水分在表面張力和毛細(xì)管作用下向凍結(jié)區(qū)遷移，水分的遷移使凍結(jié)區(qū)的含水量
6、劇增，導(dǎo)致凍脹加劇。隨著冬季氣溫的不斷下降，基土的凍結(jié)深度不斷加大，水分遷移不斷進(jìn)行，基土的膨脹量與襯砌體產(chǎn)生的凍脹力也在不斷增大，當(dāng)凍脹力超過(guò)渠道襯砌體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，襯砌體便產(chǎn)生法向位移，法向位移超過(guò)允許位移時(shí)襯砌體便遭到凍脹破壞?！ ?渠道防凍脹措施的選擇 渠道凍脹破壞是襯砌體與基土凍脹膨脹相互作用的結(jié)果，根據(jù)各級(jí)渠道所處區(qū)域氣候、地質(zhì)、地下水埋深、日照時(shí)間及渠道級(jí)別等自然條件，本次改造項(xiàng)目干渠主要以套砌為主，防凍脹主要采取隔熱保溫措施，支渠以新建或拆除重建為主，防凍脹主要采取置換墊層，設(shè)置排水暗溝，優(yōu)化結(jié)構(gòu)等多種
7、綜合措施進(jìn)行處理?！ ?.1隔熱保溫 負(fù)溫是渠道產(chǎn)生凍脹破壞的主要因素，在渠道襯砌體下面鋪設(shè)一層受力變形小，隔熱性能優(yōu)良的保溫材料，即可消除渠床基土在冬季的凍脹變形，有效的避免渠道凍脹破壞?！ 「魺岜卮胧┰谇揽箖雒浽O(shè)計(jì)中應(yīng)用較少，隨著價(jià)格低廉、隔熱性能良好的各種保溫材料問(wèn)世，這種抗凍脹措施越來(lái)越凸顯出它的優(yōu)越性。近幾年在節(jié)水改造項(xiàng)目的干渠改建中借鑒張掖市黑河流域節(jié)水工程建設(shè)施工經(jīng)驗(yàn)，成功應(yīng)用聚苯乙烯保溫板抗凍脹措施，效果十分明顯。 聚苯乙烯保溫板具有較好的隔熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)≤0.04·℃)，在大堵麻東干渠改建中，在渠道
8、岸頂和渠坡、渠底襯砌材料下面均鋪設(shè)一層密度為25km/m3、厚度為12cm的聚苯乙烯保溫板，有效地防止渠床基土冬季溫度降低，避免和減輕渠床基土凍脹變形，從而有效防止渠道凍脹破壞?！ 【郾揭蚁┍匕寰哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：一是聚苯乙烯保溫板實(shí)行工廠化生產(chǎn)，能夠保證工程質(zhì)量和
