渠道冻胀温度场计算机模拟与防冻胀措施实验研究

摘要

本文对我国北方的几大灌区渠道冻胀温度场计算机模拟与防冻胀措施进行了研究。文章介绍了我国北方冻土冻结特征冻结过程冻胀的规律和冻胀量的计算和试验的相关情况，建立了五种模拟模型，用计算机模拟不同防冻胀保温措施下地基土温度场的变化规律。研究表明，渠底铺设5cm厚保温板可削减冻胀量百分之九十以上，铺设8cm厚保温板可完全削除冻胀量；阳坡上部铺设4cm、下部铺设5cm、阴坡上部铺设5cm、下部铺设8cm都可以达到较好的保温效果。文章在进行温度场稳态分析的同时，还进行了温度场的瞬态分析，即在温度荷载随时间变化而变化的条件下，观察了渠道衬砌温度场的连续变化。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2寒冷地区工程建筑的特殊性

1.3冻土的基本概念及性质

1.4课题来源及研究意义

1.5国内外研究现状与发展趋势分析

1.5.1冻胀的理论研究

1.5.2冻胀的工程研究

1.5.3水工冻胀研究

1.6课题的研究方案

1.6.1研究目标和研究内容

1.6.2研究的技术路线和试验方案

2季节冻土区地基土冻胀性研究

2.1季节冻土区地基土冻结特征及规律

2.1.1季节冻土冻结环境条件

2.1.2季节冻土冻结过程

2.1.3季节冻土冻结特征

2.1.4季节冻土冻结规律

2.2季节冻土区地基土水分迁移特征及规律

2.2.1水分迁移的环境条件

2.2.2冻结过程中水分迁移特征

2.3季节冻土区地基土冻胀特征及规律

2.3.1地基土天然冻胀过程

2.3.2地基土季节冻土冻胀特征

2.3.3荷载对地基土冻胀影响

3地基土及水工建筑物基础冻胀位移分析

3.1地基土冻胀特性及建筑物相互作用的机理

3.1.1冻土与桩基础之间的相互作用

3.1.2冻土与板基础之间的相互作用

3.1.3冻土与挡土墙基础之间的相互作用

3.2地基土冻胀位移分析

3.3地基土冻胀位移的迭加原理

3.3.1自由冻胀与约束冻胀

3.3.2自由冻胀量的确定

3.3.3约束冻胀量的确定

4水工建筑物基础冻胀力分析计算

4.1冻胀力计算的迭加原理与方法

4.2温度场计算温度应力

5聚苯乙烯保温板用于渠道混凝土衬砌及防冻胀研究

5.1试验的目的、意义

5.2试验渠道的基本情况

5.2.1试验区气候特征

5.2.2试验渠道的基本情况

5.2.3渠道渠基土质

5.2.4渠道地下水位埋深变化

5.2.5渠道衬砌结构型式

5.2.6渠道冻胀破坏情况分析

5.3渠道衬砌防冻胀试验

5.3.1聚苯乙烯保温机理

5.3.2聚苯乙烯保温材料的性能

5.3.3聚苯乙烯保温板的铺设与观测点布置

5.3.4苯板厚度的确定

5.3.5苯板保温的效果总结

5.3.6苯板保温与其他保温方法的比较

5.3.7苯板保温的经济效益

5.3.8保温板的施工

5.3.9渠道防冻胀可行的结构措施

6课题的计算机模拟

6.1 ANSYS有限元分析软件简介

6.2课题的计算机模拟

6.2.1计算机模拟所要达到的目标

6.2.2 ANSYS建模的思路

6.3计算机拟过程与结果分析

6.3.1计算机模拟时材料的参数选择

6.3.2温度场的稳态分析

6.3.3温度场的瞬态分析

6.3.4计算机模拟程序——ANSYS的命令流

参考文献

附录A[冻土相关概述解释]

致谢