[01189143]季节冻土区河渠边坡防护工程冻害防治技术研究

季冻区河渠边坡在冻融作用下破坏严重。由于河渠边坡中水、土、温某一种因素或几种因素的不均匀分布,最终造成边坡的不均匀冻胀,常使防护结构在接缝处开裂或防护工程结构本身产生裂缝,随着冻胀程度的不断加强,防护结构产生错位,残余变形的不断累积,最终导致防护工程的破坏。 水利是农业的命脉,而渠道及渠系水工建筑物冻害问题一直是黑龙江省农田水利工程建设的难题,严重影响灌区效益的正常发挥。本项目研究涉及到土力学、冻土力学、冻土物理学、工程冻土学、实验冻土学、水力学、地质学、气象学、传热学等多个学科的内容,是一个多学科交叉的前瞻性课题。本项目的创新之处在于提出不同冻融因素对河渠边坡防护结构冻胀变形的影响规律,为建立正确的冻融土体本构模型提供科学的依据。通过土质河渠边坡冻融过程中的模型试验,在水分迁移理论及冻胀机理研究基础上,基于多孔介质中液态水分的粘性流动、热平衡原理建立渠基土水、热、变形耦合模型,得到适用于季节冻土区土质河渠边坡的稳定性计算理论。并通过室内试验和现场试验提出了砼铰接块、雷诺护垫、混凝土板结合保温结构三种适用于季节冻土区河渠边坡防护工程防冻害的工程措施。本项目通过多年的现场试验段观测,证明这三种防冻害措施具有明显的抑制冻胀破坏的效果,可以有效防治河渠冻胀破坏。本项目研究成果对促进黑龙江省“千亿斤粮食产能巩固工程”和“两大平原”农业综合开发试验区建设具有重要的理论和实践意义,研究成果具有广阔的应用前景。