【摘要】：我國地域遼闊、人口眾多，而水資源卻嚴(yán)重缺乏，我們需要考慮以及采取一定的措施將有限的水資源充分利用得以解決水資源緊缺的問題，世界各國各地區(qū)都在積極采取保護(hù)水資源的措施，達(dá)到建設(shè)節(jié)水型社會和發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)的目的，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主方向，然而渠道在輸水過程中造成了水資源的嚴(yán)重?fù)p失，渠道防滲是減少農(nóng)業(yè)用水的浪費(fèi)的措施之一。目前，混凝土襯砌渠道是應(yīng)用最為廣泛的防滲襯砌形式，但是混凝土適應(yīng)變形能力比較差，在凍土地區(qū)由于渠基凍土發(fā)生凍脹之后會對渠道襯砌板產(chǎn)生凍脹力，使渠道襯砌板發(fā)生凍脹破壞，出現(xiàn)裂縫、滑塌和上抬等破壞形式，嚴(yán)重的甚至影響渠道的正常使用，如此便需要對混凝土襯砌渠道進(jìn)行維修或者改建，影響了水利工程經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮，因此防止混凝土渠道發(fā)生凍脹破壞是急需要解決的問題�；炷烈r砌渠道發(fā)生凍脹破壞是因?yàn)闆]有掌握混凝土襯砌梯形渠道凍脹破壞時的受力和變形規(guī)律，因此不能采取相應(yīng)的防止渠道凍脹破壞的措施，為了研究混凝土襯砌梯形渠道的凍脹破壞規(guī)律以及渠道裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展情況，本文進(jìn)行了以下工作： （1）通過查閱大量相關(guān)資料，得到混凝土襯砌梯形渠道的凍脹機(jī)理、凍脹破壞的原因和凍脹破壞的特征，為建立有限元模型及底板裂縫的分析打下了基礎(chǔ)。 （2）對渠道襯砌板和渠基凍土進(jìn)行有限元分析，將凍土看作橫觀各向同性線彈性材料建立有限元模型，應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對甘肅省靖會總干梯形渠道進(jìn)行熱應(yīng)力耦合分析，得到了混凝土襯砌梯形渠道的溫度場、應(yīng)力場和位移場的分布并分析其破壞規(guī)律，溫度場陰坡的溫度梯度大于陽坡的溫度梯度，應(yīng)力場中陰坡的應(yīng)力大于陽坡的應(yīng)力，坡板在坡頂和靠近坡腳處應(yīng)力比較大，底板在中部靠近陰坡部位應(yīng)力比較大，位移場中陰坡整體比陽坡位移大，坡板的坡頂和坡腳位移偏大，渠底板在中部和靠近陰坡部位的位移比較大，與實(shí)際觀測值比較吻合，分析了梯形渠道的凍脹破壞規(guī)律。 （3）對于存在初始裂縫的渠底板，建立了Ⅰ型裂縫斷裂破壞準(zhǔn)則，以Ⅰ型裂縫的斷裂韌度作為強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行判斷，應(yīng)用斷裂力學(xué)知識對有初始裂縫的混凝土底板進(jìn)行計算，得到合理的襯砌底板的設(shè)計厚度，然后應(yīng)用有限元分析軟件對渠道底板的裂縫進(jìn)行分析，得到底板裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，并對渠道底板裂縫擴(kuò)展的過程進(jìn)行了有限元模擬，與Ⅰ型裂縫的實(shí)際破壞情況比較相符，因此裂縫的有限元分析可以應(yīng)用到渠道凍脹產(chǎn)生的裂縫分析，為以后混凝土襯砌梯形渠道底板的設(shè)計和裂縫監(jiān)測等提供合理的依據(jù)和參考。
【圖文】：

農(nóng)業(yè)農(nóng)水一直以來占很大一部分，圖 1-2 是 2012重，我們知道隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的增加，分，不過從 80 年代的 80%已經(jīng)降到了現(xiàn)在的 62%用水的供需不平衡。農(nóng)業(yè)干旱缺水是制約我國農(nóng)業(yè)有兩個原因，一方面本身我國的水資源有限，而且方面是在農(nóng)業(yè)用水過程中造成的很大一部分的浪費(fèi)采取的方式，在渠道灌溉輸水的途中，，僅有一部分另一部分水一方面在運(yùn)輸過程中蒸發(fā)到空氣中，另中滲透到土壤中，并沒有被輸送到田間供農(nóng)作物吸失，因此我國的灌溉水的利用率很低僅有 0.4-0.6道運(yùn)輸造成的水資源浪費(fèi)的主要原因，占用農(nóng)業(yè)總程中的大量浪費(fèi)，而且我國的農(nóng)業(yè)用水量占用水總圖 1-1 2010 年我國水資源、耕地與人口分布-1 China's water resources and land, population distribution

內(nèi)外研究現(xiàn)狀久以來，水資源的缺乏已經(jīng)上升為全球性的水危機(jī)問題，而且使世界上專家學(xué)者引起了高度重視，提出了很多解決水資源的辦法，但是蓄水和源并沒有很大程度上解決水資源匱乏的問題，最主要的措施是首先要節(jié)資源污染，其次要提高水資源的利用率。為了提高水資源的利用率，很開展渠道防滲工程的建設(shè)，混凝土襯砌、土料襯砌以及膜料襯砌等材料用材料，但是使用最廣泛的還屬剛性的混凝土襯砌（曹政權(quán)等 2006）。凝土襯砌發(fā)生破壞主要原因是凍土的凍脹作用，從 19 世紀(jì)末開始對凍的研究，俄羅斯凍土研究委員會成立于1980年,開始廣泛研究凍土,進(jìn)入凍土研究有一個快速發(fā)展的時代,自然資源的開發(fā)在美國、加拿大和其紀(jì)中期開始研究和開發(fā),在中國永久凍土和凍土研究相對較晚,開始于速度已達(dá)到國際先進(jìn)水平,在60年代五個研究所已經(jīng)開始研究凍土,直圖 1-2 2012 年我國各部分用水量百分比Fig. 1-2 The percentage of the various parts of water of 2012
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TV544

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2555201