寒區(qū)河湖與灌排渠道模袋混凝土護(hù)岸凍脹破壞機(jī)理

劉銓鴻，郭 明，王正中，2，陸立國，葛建銳，李瀚翔

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 旱區(qū)寒區(qū)水工程安全研究中心 旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；2.中國科學(xué)院 寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 凍土工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；3.寧夏水利科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750021）

1 研究背景

河湖生態(tài)治理及大型灌區(qū)改造是我國流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措［1］，良好的水生態(tài)水環(huán)境建設(shè)是美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要目標(biāo)［2］。作為水生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn)，寒區(qū)河湖水系連通、國家及區(qū)域水網(wǎng)建設(shè)都需要通過河渠連通［3］。新型模袋混凝土襯砌護(hù)岸結(jié)構(gòu)是河渠連通的重要方式，具有施工速度快、可以水下施工等特點(diǎn)［4］。將其結(jié)合卵礫石護(hù)底結(jié)構(gòu)可以有效降低地下水位，減少結(jié)構(gòu)的凍脹破壞［5］。因而，卵礫石護(hù)底模袋混凝土襯砌護(hù)岸具有很好的應(yīng)用前景。但是由于該新型襯砌復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其凍脹破壞機(jī)理仍未探明，制約了該新型襯砌護(hù)岸形式的推廣。

在淺埋地下水河渠，傳統(tǒng)的全斷面混凝土襯砌結(jié)構(gòu)阻斷了地下水向渠內(nèi)滲流的通道，致使地下水位不能快速地降低，同時在冬季低溫期，地下水凍結(jié)、基土凍脹會造成護(hù)岸混凝土襯砌發(fā)生嚴(yán)重的凍脹破壞［5］。文獻(xiàn)［6-8］對淺埋地下水的梯形渠道、弧底梯形渠道等分別建立了力學(xué)分析模型，為淺埋地下水河渠襯護(hù)設(shè)計(jì)提供了有效的方法和思路。文獻(xiàn)［9-11］通過數(shù)值模擬的方法對淺埋地下水的襯砌形式進(jìn)行了研究，得到了適合灌排渠道的襯砌形式，從而達(dá)到減少渠道凍脹的目的。……