冻胀对渠道及建筑物的影响及防治
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ ０ １ ４ 年第 ９ 期
［ 文章编号 】 １ ｏ ０ ２ —０ ６ ２ ４ （ ２ ０ ｌ ４ ） ０ ９ 一ｏ ０ ５ ３ 一ｏ ３
东北水利水 电
工程建设与管理
冻胀对渠道及建筑物的影响及防治
解 红
（ 新疆 伊 犁 河 流域 开 发 建 设 管 理 局 ， 新 疆 乌 鲁 木齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０）
月， 为这一 地 区的冻土 时期 ， 在 这 个阶段 ， 巩 留渠道供 水 流量 ４ ０ ￣ ７ ４ ｍＶｓ （ 含排 冰 流量） ， 对雅玛
渡水 电站 的冬季 正常运 营影 响 巨大。 因为水 流渠道和建 筑物造成冬季 冻胀影响 ，每年在水 电
站的 维护上投入 了大量的人 力物 力 ， 如 何有 效的 采取 措施合 理、 经济 的解决 冻胀破 坏 问题 ， 对
１
土板 的裂缝剥蚀 ， 防渗层破坏 ， 渠道作 用削弱。
１ ． ４ 冰冻 破坏
当混凝土防渗层存有积 水的情况 下 ，冻土期 到来后 ， 水将发生冰冻而结成 岸冰 ， 这些岸冰渐渐 向渠道中扩散 ， 和渠道 中的水 练成一体 ， 成为表面 冰封 ， 冰封层随着温度的逐渐 降低 而不 断变厚 ， 对
每 年 的 ２月 份 后 ， 温度 上升 ， 冻土解冻 ， 冻 土 层 中 的冰 逐 渐 融 化 。 这 个 时 候 位 于 表 层 的冻 土 水
１ 冻 胀对建筑 物和 渠道 造成 的伤 害
１ ． １ 冻 胀 裂缝
分散失 ， 而深层 的冻土则很难解冻 ， 在解冻 的过程 中容易产生底 层冻土沿 着冰 冻土层 上的缝 隙、 断 层位置 向下滑动的现 象 ，并最终造成表层冻土的 凹陷、 鼓起 、 架空、 错位等不 良现象。
渠道里的混凝土防渗层产生压 力 ，使渠道发生变 形。由于巩留渠道采 用的是混凝土板防渗层结构 ，
所以造成冰冻破坏的危险就很大。
冀
Ｏ ２ ０ １ １ － １ ２ － １ ３ ２ ０ １ ２ 一 Ｏ 卜１ ２ ２ ０ １ ２ － ０ ２ — １ １ ２ ｏ １ ２ — ０ ３ － １ ２ ２ ０ １ ２ － ｏ ４ 一 ｌ １
应 力， 导致裂缝进一步扩大 ， 裂缝扩大后 又会引来 更 多的地表水灌入 ， 如此循环 ， 最终造成地表 混凝
而粘土的冻结深度相对砂砾石而言较 浅 ，但 由于
其 自冻结至融冻 的时间持续较长 ，其对渠道的冻
结破坏 力更大。 一般而言 ， 季节性冻土的冻结和融
冻与土石的颗粒大小及含 量有关 ， 颗粒越粗 ， 孔隙 率越小 ，含水 量也越小 ，土石 的冻结和融冻也越 小， 反之也越 大 ， 如粘土＞ 细砂＞ 粗砂＞ 砂砾。
１ ． ３ 冻胀 剥 蚀
冻土层凝结后 ， 体积膨胀 ， 渠道上 的高度 差以 及 不同土层土质的不均 匀 ，导致渠道接 收到的阳 光和辐 射热量也有差异 ，而地下水层 的分布造成
不同的土层遭 受冻胀程度 的不均匀 ，当局部 变形
程度和 周边 的冻胀变化不平衡时 ，将会产 生冻胀
巩 留渠道衬砌结构为预制混凝土板＋ 土工膜 ＋ 砂浆垫层 ， 表层的混凝土板因为深层的冻胀作用产
整个发 电站和人 民的正常 生产生活 意义重 大 ，本文通过 对冻胀破坏 的原 理进行 分析 ，探讨 解
决冻胀破 坏的防止 办法 。 从 而 使 雅 玛 渡 水 电 站 可 以 更 好 地 为 人 民服 务 。
【 关键词 】冻胀破坏 ； 渠道建筑 物 ； 水 电站 【 中图分类号 】 Ｔ Ｖ ３ ９ ８ ． ２ ＊ ６ ［ 文献标识码 ］ Ａ
南 岸 干 渠 巩 留冬 季 运 行 渠 道 起 自特 克 斯 河 山 口联 合 分 水 枢 纽 （ 桩号 ０ ＋ ０ ０ ０） ， 终止于南岸干渠 ４ 号节 制闸（ 桩号 ５ ８ ＋ ４ ０ ０） ， 全长 ５ ８ ． ４ ０ ｋ ｍ， 其中， 隧
洞长 １ ． ７ ８ ｋ ｍ， 明渠长 ５ ７ ． ６ ２ ｋ ｍ， 设计引水 流量 ７ ６
生的应力 ，而不可避免地 出现裂缝 ，裂缝产生后 ，
・
５ ３ ・
工程建设与管理
东北水利水电
２ ０ １ ４ 年第 ９ 期
地 表 的水分 很容 易通 过 裂缝 进入 到 混凝 土 层和 土
结深度虽 然较 深 ， 但冻结 时间短 ， 融 冻时 间较早 ，
工膜层 ， 而在下一轮的冻胀作 用中产生更大 的冻胀
断面高度 ５ ． ８ ｍ， 坡比１ ： ２ 。 渠道采 用预制六棱块衬
砌 ，厚 度 ６ Ｌ Ｉ Ｄ ＿ ，衬砌结构为预 制混凝土板 ＋ 土工 膜＋ 砂浆垫层。 南岸干渠巩 留渠道每年冻土时期需 要 为雅玛渡水 电站提供 水流 量 ４ Ｏ ～ ７ ４ ｍ ３ ／ ｓ ，保证
巩 留渠 道 的安全 畅通 十分 重 要 。
裂缝 ，而局部 的混凝 土防渗层 自重不足或者铆合 力不够时则会产生混凝 土鼓起 。冻胀裂缝会直接 导致渠道漏水 ， 引发局部水流 中断 ， 并最终造成水 电站工作障碍 ， 混凝土局部鼓起后结构松散 ， 渠道 和建筑物 因缺乏保 护将更容 易造成 冻胀或者其他 破坏。巩留渠道每年遭受冻土周期时间长 ， 在冻土 阶段和解冻阶段都会 有较大的温差改变 ，冻胀裂 缝现象经常发生 ，给 整个渠道 的运 行带来 了很大
损失。
１ ． ２ ， 渠深 ５ ． ９ ～ ５ ． ７ ｍ， 设计水深
４ ． ５ ６ ｍ， 边坡系数 １ ： ２ ， 渠道纵坡 １ ／ ８ ０ ０ ０ 。５ ８ ． ４ ｋ ｍ
前， 渠道横 断面 为梯形断面 ， 渠底 宽度 ４ ｍ， 标准
［ 摘 要】 在我 国华北、 西北和 东北地 区存 在 着大面积的冬 季冻土地层 ， 由于冻土深度在 ０ ． ８ ￣ １ ８
ｍ之 间 ， 冻土期 长迭 ４个 多月 ， 在水 电工程 中涉及 到的 渠道 和 建筑物 遭 受冻胀 破坏 是这 些地 区的普遍现 象。作为新 疆雅玛 渡水 电站运水 主力 的南岸干 渠巩 留渠道 ， 每年 的 １ ２月到次年 ２
［ 文章编号 】 １ ｏ ０ ２ —０ ６ ２ ４ （ ２ ０ ｌ ４ ） ０ ９ 一ｏ ０ ５ ３ 一ｏ ３
东北水利水 电
工程建设与管理
冻胀对渠道及建筑物的影响及防治
解 红
（ 新疆 伊 犁 河 流域 开 发 建 设 管 理 局 ， 新 疆 乌 鲁 木齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０）
月， 为这一 地 区的冻土 时期 ， 在 这 个阶段 ， 巩 留渠道供 水 流量 ４ ０ ￣ ７ ４ ｍＶｓ （ 含排 冰 流量） ， 对雅玛
渡水 电站 的冬季 正常运 营影 响 巨大。 因为水 流渠道和建 筑物造成冬季 冻胀影响 ，每年在水 电
站的 维护上投入 了大量的人 力物 力 ， 如 何有 效的 采取 措施合 理、 经济 的解决 冻胀破 坏 问题 ， 对
１
土板 的裂缝剥蚀 ， 防渗层破坏 ， 渠道作 用削弱。
１ ． ４ 冰冻 破坏
当混凝土防渗层存有积 水的情况 下 ，冻土期 到来后 ， 水将发生冰冻而结成 岸冰 ， 这些岸冰渐渐 向渠道中扩散 ， 和渠道 中的水 练成一体 ， 成为表面 冰封 ， 冰封层随着温度的逐渐 降低 而不 断变厚 ， 对
每 年 的 ２月 份 后 ， 温度 上升 ， 冻土解冻 ， 冻 土 层 中 的冰 逐 渐 融 化 。 这 个 时 候 位 于 表 层 的冻 土 水
１ 冻 胀对建筑 物和 渠道 造成 的伤 害
１ ． １ 冻 胀 裂缝
分散失 ， 而深层 的冻土则很难解冻 ， 在解冻 的过程 中容易产生底 层冻土沿 着冰 冻土层 上的缝 隙、 断 层位置 向下滑动的现 象 ，并最终造成表层冻土的 凹陷、 鼓起 、 架空、 错位等不 良现象。
渠道里的混凝土防渗层产生压 力 ，使渠道发生变 形。由于巩留渠道采 用的是混凝土板防渗层结构 ，
所以造成冰冻破坏的危险就很大。
冀
Ｏ ２ ０ １ １ － １ ２ － １ ３ ２ ０ １ ２ 一 Ｏ 卜１ ２ ２ ０ １ ２ － ０ ２ — １ １ ２ ｏ １ ２ — ０ ３ － １ ２ ２ ０ １ ２ － ｏ ４ 一 ｌ １
应 力， 导致裂缝进一步扩大 ， 裂缝扩大后 又会引来 更 多的地表水灌入 ， 如此循环 ， 最终造成地表 混凝
而粘土的冻结深度相对砂砾石而言较 浅 ，但 由于
其 自冻结至融冻 的时间持续较长 ，其对渠道的冻
结破坏 力更大。 一般而言 ， 季节性冻土的冻结和融
冻与土石的颗粒大小及含 量有关 ， 颗粒越粗 ， 孔隙 率越小 ，含水 量也越小 ，土石 的冻结和融冻也越 小， 反之也越 大 ， 如粘土＞ 细砂＞ 粗砂＞ 砂砾。
１ ． ３ 冻胀 剥 蚀
冻土层凝结后 ， 体积膨胀 ， 渠道上 的高度 差以 及 不同土层土质的不均 匀 ，导致渠道接 收到的阳 光和辐 射热量也有差异 ，而地下水层 的分布造成
不同的土层遭 受冻胀程度 的不均匀 ，当局部 变形
程度和 周边 的冻胀变化不平衡时 ，将会产 生冻胀
巩 留渠道衬砌结构为预制混凝土板＋ 土工膜 ＋ 砂浆垫层 ， 表层的混凝土板因为深层的冻胀作用产
整个发 电站和人 民的正常 生产生活 意义重 大 ，本文通过 对冻胀破坏 的原 理进行 分析 ，探讨 解
决冻胀破 坏的防止 办法 。 从 而 使 雅 玛 渡 水 电 站 可 以 更 好 地 为 人 民服 务 。
【 关键词 】冻胀破坏 ； 渠道建筑 物 ； 水 电站 【 中图分类号 】 Ｔ Ｖ ３ ９ ８ ． ２ ＊ ６ ［ 文献标识码 ］ Ａ
南 岸 干 渠 巩 留冬 季 运 行 渠 道 起 自特 克 斯 河 山 口联 合 分 水 枢 纽 （ 桩号 ０ ＋ ０ ０ ０） ， 终止于南岸干渠 ４ 号节 制闸（ 桩号 ５ ８ ＋ ４ ０ ０） ， 全长 ５ ８ ． ４ ０ ｋ ｍ， 其中， 隧
洞长 １ ． ７ ８ ｋ ｍ， 明渠长 ５ ７ ． ６ ２ ｋ ｍ， 设计引水 流量 ７ ６
生的应力 ，而不可避免地 出现裂缝 ，裂缝产生后 ，
・
５ ３ ・
工程建设与管理
东北水利水电
２ ０ １ ４ 年第 ９ 期
地 表 的水分 很容 易通 过 裂缝 进入 到 混凝 土 层和 土
结深度虽 然较 深 ， 但冻结 时间短 ， 融 冻时 间较早 ，
工膜层 ， 而在下一轮的冻胀作 用中产生更大 的冻胀
断面高度 ５ ． ８ ｍ， 坡比１ ： ２ 。 渠道采 用预制六棱块衬
砌 ，厚 度 ６ Ｌ Ｉ Ｄ ＿ ，衬砌结构为预 制混凝土板 ＋ 土工 膜＋ 砂浆垫层。 南岸干渠巩 留渠道每年冻土时期需 要 为雅玛渡水 电站提供 水流 量 ４ Ｏ ～ ７ ４ ｍ ３ ／ ｓ ，保证
巩 留渠 道 的安全 畅通 十分 重 要 。
裂缝 ，而局部 的混凝 土防渗层 自重不足或者铆合 力不够时则会产生混凝 土鼓起 。冻胀裂缝会直接 导致渠道漏水 ， 引发局部水流 中断 ， 并最终造成水 电站工作障碍 ， 混凝土局部鼓起后结构松散 ， 渠道 和建筑物 因缺乏保 护将更容 易造成 冻胀或者其他 破坏。巩留渠道每年遭受冻土周期时间长 ， 在冻土 阶段和解冻阶段都会 有较大的温差改变 ，冻胀裂 缝现象经常发生 ，给 整个渠道 的运 行带来 了很大
损失。
１ ． ２ ， 渠深 ５ ． ９ ～ ５ ． ７ ｍ， 设计水深
４ ． ５ ６ ｍ， 边坡系数 １ ： ２ ， 渠道纵坡 １ ／ ８ ０ ０ ０ 。５ ８ ． ４ ｋ ｍ
前， 渠道横 断面 为梯形断面 ， 渠底 宽度 ４ ｍ， 标准
［ 摘 要】 在我 国华北、 西北和 东北地 区存 在 着大面积的冬 季冻土地层 ， 由于冻土深度在 ０ ． ８ ￣ １ ８
ｍ之 间 ， 冻土期 长迭 ４个 多月 ， 在水 电工程 中涉及 到的 渠道 和 建筑物 遭 受冻胀 破坏 是这 些地 区的普遍现 象。作为新 疆雅玛 渡水 电站运水 主力 的南岸干 渠巩 留渠道 ， 每年 的 １ ２月到次年 ２