Page 99 - 水利学报2021年第52卷第2期

（a） 南水北调中线路线图及冻土分布图 （b） 京石段某梯形渠道冰-冻破坏监测图
图 4 京石段某梯形渠道冰-冻破坏现场监测图

属于寒冷地区。 表 1 相关参数与经验系数 [2,18,24,31]
图 4 为京石段某梯形渠道冰-冻破坏现场监测
名称 参数取值 名称 参数取值
图，该渠道为 C15 混凝土衬砌，坡板厚为 10 cm，
4
E c 2.2×10 MPa l 1 320cm
渠道实测越冬季最低温度为-16.5 ℃。渠基土冻
E f 2.61MPa l 2 316cm
结深度约为 1.2 m，其土质为粉质壤土，坡角θ为 a 44.326 h i 28cm
45°，实测坡板裂缝主要发生在冻结区坡板的中 b 0.011 β 0.0023
下部位置处。相关参数和系数见表 1，基于前文 h 450cm z 0 390cm
构建的冰-冻破坏渠道力学分析模型，现对冰盖 l 636cm
生消过程关键节点冰-冻位移进行计算和对比分
析。
5.2 渠坡板衬砌结构冰-冻位移求解与数据分析 经前分析，由式（1）和木下诚一冻胀力公式求得计
算渠段坡板最大冻胀率为：η =7.32%；最大冻胀力为：p =191.04 kPa。根据式（23）、式（25）所示
max max
的方程可解得冻胀荷载作用下的初参数：ω =0，θ =0.6772，M =0，Q =1936.0809；悬臂冰盖附加弯
0 0 0 0
矩作用下的初参数：ω =0，θ =-9.705×10 ，M =0，Q =-0.0101；静冰荷载作用下的初参数：ω =0，
-7
0 0 0 0 0
θ =3.949×10 ， M =0， Q =13.6378； 封 冻 冰 盖 附 加 弯 矩 作 用 下 的 初 参 数 ： ω =0， θ =-1.329×10 ，
-3
-6
0 0 0 0 0
M =0，Q =-1.387×10 ；静水压力作用下的初参数：ω =0，θ =1.203×10 ，M =0，Q =2.9733。将上
-3
-2
0 0 0 0 0 0
20 7
6 5
冰-冻荷载作用位移/cm 12 8 截面最大应力×10 3 /kPa 4 3 2
16

4
0 1
0
-1
0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600
沿坡面至渠顶的距离/cm 沿坡面至渠顶的距离/cm
（a） 渠坡板截面冰-冻位移分布 （b） 渠坡板截面最大拉应力分布
图 5 第 1 阶段渠坡板截面冰-冻位移及最大拉应力分布

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