京密引水渠渠坡衬砌结构冻胀特性

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1、京密引水渠渠坡衬砌结构冻胀特性・（北京市水利科学研究所）北京地处北纬40。左右的季节性冻土带,冬季极端最低气温为一22.8C,结冰期约130df冻土期约100d,冻土深度0・5〜0.8m.在这种气候条件下，基土冻胀对渠道衬砌的破坏作用不可忽视,衬砌结构必须具有抗基土冻胀破坏的能力，才能保证渠道衬砌的耐久性和渠道的安全运行.京密引水渠渠道村砌抗冻结构型式研究项目，在借鉴国内外工程的基础上，根据渠床土质、水文地质、设计功能和基土冻胀机理,以适应冻胀变形，消除冻害发生条件，满足其他设计功能为原则.为防止渠道衬砌发生冻害,选择了5种预制混凝土板衬砌结构进行

2、研究。而渠道冻胀特性原型观测正是为此取得相关的应用技术参数•揭示结构冻胀破坏成因和渠坡土基温度分布特性，及衬砌板冻胀位移基本规律，为渠道衬砌工程设计提供依据。1试验段村50方案及观测项目试验段的选址考虎I了基土土质，渠道走向的代表性，冬季输水期形成冰盖的典型渠段,以及便于管理等因素•最后设置在温泉倒虹吸至温泉公路桥之间（桩号88+596至88+696）的渠段内。此段渠道走向为东偏南17°,渠坡土质为粉质壌土，冬季冰层厚度约25〜30cm；渠道边坡1*2・5,底宽20m,冬季输水深2・0〜2.5m.衬砌方案方案一，预制混凝土板+复合土工膜+聚苯板（0

3、+000至0+030,共30m）I•方案二：预制混凝土板+复合土工膜（0+030至0十050,共20m）；方案三，预制空心板+复合土工膜（0+050至0+070,共20m）；方案四，预制门形板+复合土工膜（04-070至0+090,共20m）；方案五:预制混凝土板+聚苯板十复合土工膜（0+090至0+100,共10m）e以上5种衬砌方案只用于渠坡，渠底不衬砌。混凝土预制板块的接缝采用水泥砂浆填充，沉降缝采用聚氯乙烯胶泥。空心板、门形板接缝采用聚氯乙烯胶泥填充。1.2观测项目及测点设更在全长100m试验段的5种衬砌方案中.设置了地温、冻胀量、表面位移

4、、相对位移和冻探测点，进行冻胀量、冻深、渠坡温度、表面位移和相对位移的观测•同时在试验段内设置百叶箱，进行必要的气象要素观测。

5、0+037.5和0+077.5m处设有4个集线箱，每个集线箱可对16个温度计进行观测。温度测量使用SBQ-5型水工比例电桥，每周观测1次。（2）冻胀量观测。目的是测定渠道边坡因土基冻胀在渠坡表面引起的法向位移。冻胀量观测断面设在两岸O+O42m处和南岸0+012、0+058、0+082m处，分为基准杆、冻胀位移测杆和表面位移测点。基准杆埋深b8me中心轴垂直于渠坡表面・其定位以基准杆在渠坡表面的引出点控制•该引出点设在与渠底垂直距离3・5m处的渠坡上。冻胀位移测杆位于基准杆两侧•测深分别为20cm和40cm｛表面位移测点设在基准杆纵、横向相邻衬砌板

6、块的中心・呈十字形布置，其实际间距随衬砌板块尺寸而异，每个测区设有10个测点（见图1）。冻胀量观测采用水准测量法。表面位8甜点下说4/上沖•7a»•2•.91•】0基建杆♦水质方向图】冻胀位移測点布・（3）衬砌板相对位移观测。为观测相邻衬砌板之间的相对位移，在5种衬砌方案的两岸渠坡上•共设30个测区。其中北坡设置16个.编号为1〜16S南坡14个，编号为17〜30门。相对位移观测采用建筑水平靠尺。当悬空值小于15mm时，用塞尺量测'大于15mm时，用钢板尺量测。（4）冻深观测。冻深观测采用埋人试验段两平台0十097m处的冻土器。其编号南坡为1"•北

7、坡为2冻深观测参照国家气象局《地面气象观测规范》的複定进行.（5）气温观测。在试验段北岸平台0+099m处设置百叶箱，百叶箱内设有DWJ—1型双金属自记温度计和WQG-1型干球温度表。21997年〜1998年冬季观结果自1997年11月18日试验段竣工〜1998年4月9日地温回升到正温或衬砌板冻胀位移基本复原为止，共143d,每周观测1〜2次。观测仪器各种埋件运行状况良好。其中64支温度计埋件•有3支先后失效，总有效率达95%）各类冻胀位移观测埋件共65件全部有效.冻土器运行情况良好。利用观测仪器埋件进行观测是本项目取得工程应用技术参数的主要手段

8、之一。其正常运行为本年度及今后中长期观测奠定了基础V2・1衬砌板保医效果温度测点设在渠坡衬砌板下部的土基中＞测点深度统一为