水资源的紧缺已经成为了制约现代经济发展的最重要问题之一。随着我国经济的快速、持续的发展,水资源的供需关系矛盾也变得日益严重。中国作为一个农业大国,一直在倡导节约用水型农业的发展,在农业灌溉中,水资源损失最为严重的环节是输送过程,为了减少输送过程中水资源大量浪费的情况,一般采取衬砌渠道的方式来减少输水损失。辽宁省海滨灌区地处沿海地区,冬季会发生较为严重的冻胀破坏,其主要原因是大多数的衬砌渠道在进行施工设计的时候,并没有考虑到渠基冻土冻胀和混凝土衬砌板之间的相互作用的规律导致了衬砌发生严重的破坏。因此,为了有效的防止混凝土衬砌渠道发生冻胀破坏,应研究在冻胀力作用下的混凝土衬砌渠道的受力情况以及发生冻胀破坏规律,以便于可以采用相应有效的工程措施来进行保护。为了可以提供有效的抗冻胀设计,本文做出了以下研究:(1)查阅大量有关衬砌渠道冻胀破坏的相关期刊文献,总结国内外有关冻胀研究的现状,分析混凝土衬砌渠道在北方严寒地区冻胀破坏的机理以及发生冻胀破坏的原因和特征,以便于进行衬砌渠道的力学模型建立和有限元分析计算。(2)根据辽宁省海滨灌区混凝土衬砌渠道冻胀实验的具体结构形式,通过合理的简化,建立与之相应的力学模型。通过力学基础学科的应用对该力学模型进行受力分析和计算求解,得到渠底板和渠坡板所受到的应力、剪力、弯矩、混凝土衬砌板之间相互作用力以及受力分布规律,计算结果得到渠坡板最易发生冻胀位置为从渠顶到坡脚处65%处,渠底板最易发生冻胀位置为50%处,与实验数据所测和模拟分析结果相吻合。(3)应用ANSYS16.1软件进行分析,以辽宁省海滨地区混凝土衬砌渠道为模拟分析的对象,对建立的有限元模型进行温度和应力二者耦合计算分析,并将求解出的应力作为条件进行位移场的计算分析,通过模拟分析计算得出的温度、应力及变形分布规律和辽宁省海滨地区实验所测数据对比分析,分析结果的数值误差在1.53%至14.3%之间,误差较小,满足精度要求。模拟分析结果表明,100mm苯板的保温效果与60mm苯板的保温效果相近,考虑到实际工程造价问题,应用60mm苯板作为衬砌渠道抗冻胀的工程措施更有实际意义,模拟分析的结果可作为指导混凝土衬砌渠道的施工设计依据。