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水利水电工程施工管理概论
Introduction to the Construction Management of Water Conservancy and Hydropower Projects

形成机制。针对此问题，Miller 认为在冻结锋面与冰透镜体暖端间存在低含水率、
低导湿率和无冻胀的冻结缘，在 Harlan 水热耦合方程基础上，提出了冻结缘内
有效应力表达式，对冰透镜体的萌发及位置进行了量化，建立了冻结缘理论，即
第二冻胀理论。因这一时期试验设备差，制约了冻胀理论的进一步发展。

20 世纪 80 年代后，单向冻结试验向细观化、清晰化、实时化发展，CT 扫
描成像、核磁共振、电镜扫描等微观测试技术得到快速发展，试样冷生结构发展、
颗粒变形过程和未冻水含量、水分迁移可进行实时无损检测，同时可观察到冰透
镜体的形成、冰水界面和结构特征；基于热容量测量的基质势传感器 pFmeter，

可实时测量土体未冻、正冻、冻结过程中基质势的实时变化规律；基于非饱和土
的渗透系数试验，建立了与土体温度或与含冰量有关的渗透系数模型。基于上述
试验，可进一步理解冻土中的水分迁移及分凝冰的形成规律。针对冻土应力变形
特性，多采用单轴、三轴压缩试验，分析温度、围压、加载速率、冻融循环次数

和土质等因素对冻土强度和应力—应变曲线的影响，提出了横观各向同性、非线
性弹性、弹塑性、黏弹塑性等冻土本构及横观各向同性冻胀本构。当前试验研究
集中于宏观力学的描述，有必要进一步将细微观机理与冻土宏观研究成果相结合
来阐述冻土的破坏过程，形成较为统一的冻土本构理论体系。

（二）渠道冻融破坏机理的现场监测
对于由衬砌、垫层、基土、水分等多种介质组成，且具有水流、光热和力学
时空变化特征的输水渠道系统而言，开展真实环境下渠道系统水、热、力各参数
的现场原型监测是探索其冻胀破坏机理的重要手段。在李安国总结的气温、降水

量、地温、水分及冻胀量和冻胀力的现场观测技术和观测数据基础之上，众多学
者相继分析了外界环境作用下渠道基土内温度场、水分场和衬砌板变形场等变量
的发展变化过程，对比了采用保温板、复合衬砌和防渗毯等措施下的上述变量变
化过程，并对其效果进行评价。然而，现场环境恶劣，监测费用巨大，并且数据

稀少。特别是衬砌结构与断面、地下水、土质、气象、水文地质等空间变异性大，
传感器易损坏，监测数据的准确性和稳定性难以保证。因此，应加强高新技术应
用和典型地区现代化原型观测站的建设。
（三）渠道冻融破坏机理的室内模型试验

相比于原型监测，低温实验室可精确控制复杂的外界环境，模拟渠道系统
的冻融破坏过程，通过单、多因素分析比较研究冻胀破坏机理和防冻胀措施的效

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