Page 244 - 水利水电工程施工管理概论

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

热、力分布的影响规律，揭示高寒强辐射区太阳辐射对渠道冻胀破坏的影响规律
和冻胀破坏机理。
二是春季渠道的融沉滑塌现象明显，但其破坏机制尚不清楚。未来有必要结
合室内模型试验，动态监测春融期间的水、热、力变化规律，辅以电镜扫描、核

磁共振等微观手段，明晰渠道的冻融劣化机理。
三是咸寒区渠道盐冻胀破坏突出，基土冻结条件下水盐迁移规律和盐冻胀耦
合互馈关系尚不明晰，未来有必要结合试验分析冻土中水、热、盐的变化规律，
探明析晶—成冰规律，突破盐胀—冻胀的耦合互馈关系，揭示渠道破坏的水—热—

力—盐耦合机制。
四是冬季输水无冰盖运行工况，气候环境、渠水渗漏、水体温度综合影响基
土的水、热、力耦合作用，虽对水体具有一定的保温作用，但渠水渗漏会加大基
土的含水率，加大低温区冻胀变形量，尤其在水面附近不均匀冻胀变形较大，产

生破坏；而针对冰盖运行工况，除上述因素影响外，冰盖生消、冰盖的厚度、静
冰压力的发展、水位变幅波动产生的冰盖与衬砌板相互作用，导致冰—冻胀耦合
破坏。未来可结合模型试验手段，明晰冬季输水渠道的破坏机制。
五是渠道水位骤降时，渠坡反渗压力过大引起渠道产生水胀（扬压力）破坏，

但具体作用机理不够清晰。未来需结合试验分析基土、衬砌板、土工膜渗透系数
及渠道降水方式等对衬砌板底部扬压力的影响，以明晰渠道水位下降时的渠道水
胀破坏机制。
（二）渠道破坏的多场耦合数值模型

基于复杂环境工况下的渠道破坏机理，建立并完善描述渠基土冻融、渗漏、
盐冻胀过程与衬砌结构应力变形响应的多物理场耦合模型，是提升旱寒区渠道设
计理论的基础，仍存在以下难点问题需解决：
一是渠道热边界的准确性是决定渠道温度场计算合理性的先决条件，宜考虑不

同走向渠道太阳辐射的周期变化及昼夜冻融循环影响，为此需进一步研究渠道太阳
辐射模型，确定太阳辐射参数和下断面的合理取值；同时研究风场作用下渠道断面
形状、衬砌材料物理特性与表面吸热及风速分布的对流换热模型，建立准确的渠道
热边界条件，以实现考虑阴、阳坡及断面形状影响的渠道温度场的准确计算。

二是冻融作用下渠基土的水 - 热 - 力动态耦合模型是渠道冻融破坏分析的核
心部分，目前以水热全耦合与应力场单向耦合构成的多场耦合模型来分析渠基土

232