咸寒区渠道冻害评估与处治技术

本书针对我国新疆北疆等咸寒地区的输水渠道冻胀问题，通过现场调研总结了渠道冻害的主要破坏形式，明确了渠道冻害的主要影响因素；通过大量室内试验研究了咸寒区冻结渠基土的强度特性和变形特性；研发了可模拟渠道冻胀的离心模型试验系统，通过大型离心物理模型试验研究了渠道冻胀的定量规律；提出了了渠道冻胀的自动化监测与预警系统；通过室内试验和现场研究，提出了渠道冻害的防护和修复技术；介绍了咸寒区渠道冻害的处治技术实例，并总结了渠道冻害的处治模式；很后介绍了目前长距离调水工程的冬季运行的一些基本概念和解决对策。本书是水利部公益性行业科研专项《咸寒区灌渠冻害评估预报与处治技术》的项目总结和凝练，对于指导我国咸寒地区输水渠道的盐冻胀问题具有重要指导参考价值。

第一章咸寒区渠道冻害状况1
1.1我国冻土及冻害概述1
1.2咸寒区渠道冻害类型3
1.3咸寒区渠道冻害破坏形式5
1.3.1混凝土衬砌渠道5
1.3.2砌石衬砌渠道12
1.3.3沥青混凝土防渗渠道13
1.3.4膜料防渗渠道14
1.4咸寒区渠道冻害的主要影响因素15
1.4.1渠基土自身的性质15
1.4.2温度条件20
1.4.3水分条件21
1.4.4渠道的走向23
1.4.5荷载压力24
第二章咸寒区渠基土冻结力学特性25
2.1渠基土盐冻胀变形特性25
2.1.1试验方法和方案25
2.1.2干密度对冻胀变形的影响31
2.1.3硫酸钠含量对冻胀变形的影响35
2.1.4含水率对冻胀变形的影响39
2.1.5饱和土体的冻胀变形42
2.2冻结渠基土强度特性44
2.2.1试验方法和方案44
2.2.2温度对渠基土单轴抗压强度的影响48
2.2.3干密度对渠基土单轴抗压强度的影响52
2.2.4含水率对渠基土单轴抗压强度的影响54
2.2.5硫酸钠含量对渠基土单轴抗压强度的影响56
2.2.6渠基土三轴抗压强度特性60
第三章渠道冻害的离心模型试验和现场监测64
3.1土工离心模型试验概述64
3.1.1土工离心模拟的基本原理64
3.1.2离心模拟的相似比概述65
3.1.3离心模型试验的设备65
3.2渠道冻胀离心模型试验装置的研制68
3.2.1研制的背景68
3.2.2岩土低温离心模拟试验的研究现状69
3.2.3适合渠道冻胀离心模型试验的制冷方式72
3.2.4渠道冻胀离心模型试验装置73
3.3渠道冻胀的离心模型试验83
3.3.1渠道冻胀离心模型装置的调试83
3.3.2渠道冻胀离心模型的离心模型试验89
3.4渠道冻害的现场监测技术99
3.4.1渠道冻害的监测技术现状99
3.4.2渠道冻害的自动化监测技术实例105
第四章渠道冻害的防护和修复技术127
4.1渠道冻害的防护技术127
4.1.1回避冻胀127
4.1.2削减冻胀128
4.1.3渠道防渗防冻胀新材料136
4.1.4管理措施141
4.2渠道冻害的修复技术142
4.2.1渠基维修142
4.2.2混凝土衬砌层的维修143
4.2.3膜料防渗渠道的维修146
4.2.4渠道运行中的抢修146
4.3渠道衬砌的机械化施工技术147
4.3.1渠道衬砌施工技术现状147
4.3.2渠道衬砌的施工方法148
4.3.3渠道衬砌机械化施工的主要设备160
第五章渠道冻害处治技术应用实例167
5.1新疆北屯灌区渠道冻害处治技术167
5.1.1北屯灌区概况167
5.1.2渠道防渗防冻胀技术措施168
5.1.3渠道防渗防冻胀技术应用效果171
5.2内蒙古河套灌区渠道冻害处治技术172
5.2.1河套灌区概况172
5.2.2渠道防渗防冻胀技术措施173
5.2.3渠道防渗防冻胀技术应用效果174
5.3甘肃景电灌区渠道冻害处治技术184
5.3.1景电灌区概况184
5.3.2渠道防渗防冻胀技术措施185
5.3.3渠道防渗防冻胀技术应用效果188
5.4渠道冻害处治技术应用模式190
5.4.1基土置换技术的应用模式190
5.4.2渠道保温技术的应用模式191
5.4.3渠道排水技术的应用模式192
5.4.4防冻胀结构形式的应用模式193
5.4.5渠道冻害综合处治技术的应用模式194
第六章渠道的冬季输水197
6.1渠道冬季输水面临的冰问题197
6.1.1河流冰问题197
6.1.2渠道输水中的冰塞和冰坝问题199
6.2冰期输水模式200
6.2.1冰期输水特性200
6.2.2冰期输水模式202
6.2.3冰盖的分类204
6.2.4动态冰盖形成模式204
6.2.5平封冰盖运行方式205
6.3冬季安全运行对策206
6.3.1工程措施206
6.3.2管理措施210
6.4国内外调水工程冬季运行经验211
6.4.1国内调水工程冬季运行经验211
6.4.2国外调水工程冬季运行经验214
参考文献215