排灌机械工程学报

作者：肖旻, 王正中, 张华, 江浩源, 杨晓松, 马兵

单位：1. 江西科技师范大学土木工程学院, 江西 南昌 330013; 2. 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心, 陕西 杨陵 712100; 3. 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室, 甘肃 兰州 730000; 4. 新疆塔建三五九建工有限责任公司, 新疆 阿拉尔 843300; 5.塔里木大学水利与建筑工程学院, 新疆 阿拉尔 843300

关键词：渠道,冻胀,力学分析,切向冻结摩阻,顶推力

基金：国家重点研发计划重点专项(2017YFC0405100);国家自然科学基金资助项目(42401174,U2003108,51869029);冻土工程国家重点实验室开放基金项目(SKLFSE201801);新疆生产建设兵团第一师横向项目(SWJ2022KT23)

考虑坡板底端顶推力作用下冻土与衬砌板接触界面切向冻结摩阻的影响,将切向冻结力的作用效果引入控制微分方程,基于弹性冻土地基梁理论提出考虑冻胀力与冻结力共同作用的梯形输水渠道冻胀力学分析方法及冻胀破坏判断准则.该方法可与依据现行规范计算的渠道基土天然冻胀量有机衔接.基于工程力学理论提出一种计算坡板底端顶推力的简化方法.结合工程实例,用文中方法、传统方法、有限差分法计算渠道衬砌冻胀变形,并与观测值进行对比.结果表明,文中方法计算结果在变化趋势上与传统方法、有限差分法基本相符,与传统方法相比在量值上更接近观测值.最后研究了顶推力大小对渠道衬砌截面弯矩的影响规律.结果表明,顶推力通过决定切向冻结力分布而对截面弯矩分布有一定影响.顶推力越大,最大截面弯矩越大.若不考虑切向冻结摩阻的影响,截面弯矩计算结果将偏小,导致设计偏于不安全.最大弯矩截面位置在距坡脚约20%坡板长处,与现场调查结果基本一致.研究可为寒区梯形渠道抗冻胀设计提供参考.

来源：2026年第4期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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