本文關(guān)鍵詞：寧夏引黃灌區(qū)骨干渠道EPS保溫板厚度優(yōu)選試驗及數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：寧夏地處季節(jié)性凍土區(qū),嚴重的凍脹破壞不僅使得灌區(qū)渠道運行年限降低、維修費用增加,而且影響灌溉水資源的高效和持續(xù)利用,已成為制約高標準農(nóng)田基本建設的瓶頸。本文在查閱國內(nèi)外渠道凍脹機理研究文獻的基礎(chǔ)上,結(jié)合寧夏灌區(qū)渠道破壞現(xiàn)狀,以引黃灌區(qū)兩條干渠(秦渠和良田渠)為研究對象,開展了襯砌渠道凍脹破壞機理、不同類型渠道凍脹破壞特征以及鋪設聚苯乙烯保溫板減緩渠道凍脹破壞效果的試驗研究與優(yōu)化分析計算,預期為我區(qū)農(nóng)田水利配套工程設計提供依據(jù)。論文的主要研究工作包括：(1)分別選取秦渠呈東西走向的渠段和良田渠呈南北走向的渠段作為典型試驗段,布置觀測斷面,在各觀測斷面不同位置鋪設不同厚度聚苯乙烯保溫板,進行了包括氣溫、凍深、凍脹量、土壤含水率等要素的原型觀測。通過分析觀測結(jié)果,探討了不同厚度保溫板對上述因素的影響,進而研究了不同走向的渠道和不同渠坡位置上,聚苯乙烯保溫板的鋪設厚度問題；(2)根據(jù)上述兩條干渠典型試驗段的實際資料,對目前聚苯乙烯保溫板厚度計算的三種方法(經(jīng)驗估算法、熱工計算法和相關(guān)比擬法)進行了驗算,并結(jié)合試驗所得保溫板厚數(shù)據(jù),對計算公式進行了系數(shù)修正;(3)利用ANSYS有限元軟件,建立了試驗渠段各觀測斷面的數(shù)學模型,進行熱-應力耦合數(shù)值模擬計算,給出了渠道凍脹過程中的溫度場與位移場,并對其進行分析研究,得到了有限元模擬計算的保溫板厚度值；(4)最后結(jié)合寧夏灌區(qū)實際情況,將試驗法、理論計算法和ANSYS有限元軟件模擬等三種方法分別得到的保溫板厚度值進行優(yōu)選,給出了寧夏引黃灌區(qū)骨干襯砌渠道聚苯乙烯保溫板的合理厚度。主要研究結(jié)論如下：(1)渠道凍深、凍脹量、土壤含水率與渠道走向、渠坡位置有關(guān)。東西走向渠道,陰坡凍深、凍脹量均大于陽坡,渠底介于二者之間；南北走向渠道,邊坡凍深、凍脹量小于渠底；渠底含水率大于邊坡,陰坡含水率大于陽坡,土壤凍結(jié)期含水率大于凍結(jié)前,土體在最大凍深處含水率變化最為明顯；(2)渠道凍深、凍脹量、土壤含水率分布與保溫板厚度有關(guān)。渠道鋪設保溫板可明顯減小凍深,并且隨著保溫板厚度的增加,凍深逐漸減小,當保溫板厚度達到某一數(shù)值凍深便不再發(fā)生變化,該數(shù)值與渠道走向、渠坡位置有關(guān)；保溫板可明顯減小凍脹量,保溫板越厚,凍脹量越��；鋪設保溫板可以改善渠基土水分遷移變化,使得土體在凍結(jié)前后土壤含水率變化較未設置保溫板的土壤含水率小；(3)經(jīng)過修正的理論計算結(jié)果可以用于寧夏灌區(qū)保溫板厚度的選取。其中,經(jīng)驗公式法由于計算結(jié)果區(qū)間變化大,不建議直接用于工程設計；熱工學計算法中預留一定厚度凍土層的計算方法與實測值相接近,可以作為工程設計中保溫板厚度的初步確定；將相關(guān)比擬法安全系數(shù)調(diào)整為1.5,計算結(jié)果與實測值比較接近,可用于寧夏灌區(qū)保溫板厚度的初步確定；理論計算法的結(jié)果都需要結(jié)合實際情況進行相應的調(diào)整；(4) ANSYS有限元軟件模擬結(jié)果可以作為渠道保溫板厚度選取的一個依據(jù)。根據(jù)溫度場計算結(jié)果可知,保溫板能夠有效改善凍土層溫度分布,隨著保溫板厚度的增加,相同土層溫度逐漸升高；對位移場模擬結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn),聚苯乙烯保溫板能夠減小渠道凍脹位移,并且隨著保溫板厚度的增加,位移逐漸減�。粩�(shù)值模擬結(jié)果給出的保溫板厚度與試驗所得數(shù)據(jù)在邊坡與圓弧段相接近,渠底偏��；(5)將試驗觀測、理論計算和有限元數(shù)值模擬的保溫板厚度進行比選,并考慮寧夏灌區(qū)實際情況,給出了不同走向、不同地下水位埋深、不同斷面位置的聚苯乙烯保溫板厚度及其相應的防凍脹形式。
【關(guān)鍵詞】：防凍脹試驗 EPS保溫板 凍深 凍脹量 數(shù)值模擬 板厚優(yōu)選
【學位授予單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV698.26
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 問題的提出及研究意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 渠道凍脹破壞理論的研究11-13
• 1.2.2 防凍脹工程技術(shù)措施研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 研究方案15-17
• 1.3.1 研究目標及內(nèi)容15-16
• 1.3.2 擬解決關(guān)鍵問題16
• 1.3.3 技術(shù)路線16-17
• 第二章 聚苯乙烯板保溫機理研究17-25
• 2.1 渠道凍脹破壞機理17-22
• 2.1.1 溫度對渠道凍脹破壞的影響17
• 2.1.2 土質(zhì)對渠道凍脹破壞的影響17-18
• 2.1.3 含水量與地下水位對渠道凍脹破壞的影響18
• 2.1.4 襯砌體強度對渠道凍脹破壞的影響18-22
• 2.2 聚苯乙烯板保溫機理和材料性能22-24
• 2.2.1 聚苯乙烯保溫板基本性能23
• 2.2.2 聚苯乙烯板基本物理性能23
• 2.2.3 聚苯乙烯保溫板壓縮強度23-24
• 2.2.4 聚苯乙烯保溫板厚度24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 聚苯乙烯保溫板試驗研究25-58
• 3.1 試驗背景資料25-26
• 3.1.1 秦渠背景資料25
• 3.1.2 良田渠背景資料25-26
• 3.2 試驗方案26
• 3.2.1 試驗目的26
• 3.2.2 試驗內(nèi)容26
• 3.3 試驗設備26-29
• 3.3.1 凍深觀測設備26-27
• 3.3.2 凍脹量觀測設備27-28
• 3.3.3 土壤水份觀測設備28
• 3.3.4 氣溫觀測設備28-29
• 3.4 試驗布設29-37
• 3.4.1 秦渠試驗段29-33
• 3.4.2 良田渠試驗段33-37
• 3.5 試驗觀測37
• 3.6 試驗數(shù)據(jù)處理及分析37-56
• 3.6.1 氣溫37-38
• 3.6.2 凍深38-47
• 3.6.3 凍脹量47-52
• 3.6.4 土壤含水率52-56
• 3.7 本章小結(jié)56-58
• 第四章 聚苯乙烯保溫板厚度理論計算58-67
• 4.1 保溫板厚度理論計算58-61
• 4.1.1 經(jīng)驗估算法58-59
• 4.1.2 公式計算法59-61
• 4.2 工程實例計算61-66
• 4.2.1 經(jīng)驗估算法61-63
• 4.2.2 公式計算法63-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 第五章 聚苯乙烯保溫板數(shù)值模擬研究67-78
• 5.1 軟件簡介67
• 5.2 計算流程67-69
• 5.3 渠道原型及相關(guān)參數(shù)69
• 5.4 基本假定69-70
• 5.5 模型建立與網(wǎng)格劃分70-71
• 5.6 定義材料屬性71-72
• 5.7 加載求解72-76
• 5.7.1 熱應力結(jié)果及分析72-73
• 5.7.2 結(jié)構(gòu)應力結(jié)果及分析73-76
• 5.8 保溫板厚度選取76-77
• 5.9 本章小結(jié)77-78
• 第六章 聚苯乙烯保溫板厚度優(yōu)選78-81
• 6.1 試驗法78
• 6.2 理論計算法78-79
• 6.3 計算機數(shù)值模擬79
• 6.4 保溫板最優(yōu)厚度比選79-80
• 6.5 結(jié)論80-81
• 第七章 結(jié)論與展望81-83
• 7.1 結(jié)論81-82
• 7.2 展望82-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-88
• 作者簡介88

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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7 楊成松,何平,程國棟,朱元林,趙淑萍;凍融作用對土體干容重和含水量影響的試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2003年S2期

8 曹永智,廖鑒萍;苯板保溫法在防凍脹設計中的應用[J];中國農(nóng)村水利水電;2003年06期

9 李安國;李浩;陳清華;;渠道基土凍脹預報的研究[J];水資源與水工程學報;1993年03期

  本文關(guān)鍵詞：寧夏引黃灌區(qū)骨干渠道EPS保溫板厚度優(yōu)選試驗及數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：399981