Page 115 - 2022年第53卷第2期

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而渠顶较远，迁移水较少，迁移水结冰量较少。冻深最大之时，渠底的含冰率最大达到了 0.3 m /m 以
上，总含水率达到 0.7 m /m 以上，已远大于土体孔隙率，而渠坡和渠顶的含冰率也达到了 0.2 m /m 以
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上，总含水率达到 0.45 m /m 以上，这会导致渠道产生严重的冻胀变形。对比图 9 的两张图可以发现，
是否存在排水结构导致含冰率有较大的差异。由于卵砾石护底的渠道可以有效地将两侧渠坡的地下
水排入渠道，降低了地下水位，而全断面渠道的水分不能排出导致其聚集在两侧，从而使得卵砾石
护底渠道的含冰率较全断面渠道有明显的降低，降低值达到 0.15 ~ 0.2 m /m ，最大降低率约为 30%。
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（a）形式一/形式二 （b）形式三
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图 8 1 月 20 日总含水率分布（单位：m /m ）

（a）形式一/形式二 （b）形式三
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图 9 1 月 20 日含冰率分布（单位：m /m ）
5.3 变形场计算结果与分析 由于混凝土衬砌的破坏主要发生在冻结期，故本文侧重讨论冻结期的
受力变形规律。
5.3.1 渠道衬砌冻胀量变形分析 选取三种形式渠道不同时刻右侧衬砌结构的法向冻胀变形量沿渠
周的分布情况，如图 10 所示，虚线为渠坡和渠底的分界，左侧渠底，右侧渠坡。由图 10 可知，渠道
的冻胀量在冻结期随时间逐渐增大；渠道冻胀量在 1 月 20 日达到最大，这与该时刻的含冰率最大相
对应；之后，气温回升，渠基土开始融化，冻胀量开始降低。从冻胀量分布情况可知，弧脚梯形渠
道衬砌因基土的冻胀作用，呈现渠底向上隆起，两侧坡板向渠中凸起，整体有一定上抬的变形趋
势。其中在渠底处的冻胀量最大，渠顶的冻胀量最小。这与渠道含冰率的分布规律一致。

图 10 渠道法向冻胀量分布
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