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随着国家西部大开发和振兴东北老工业基地战略的全面实施,越来越多的基础设施建设将在我国的东北和西北地区大规模的展开,而这些地区又属于季节性冻土区,在这些地区进行工程建设,不可避免地要面临解决冻土所带来的工程难题。边坡防护结构的冻融、冻胀破坏是季节性冻土区水利工程中最为常见的病害,尤其是对于地下水较高、且带有外渗水或冬季存有积水的强冻胀区域的水利高边坡防护结构的安全问题更是亟待解决的关键问题。因此,深入了解季节冻土区外渗水边坡 渠道现有防护结构冻胀破坏的内在因素和外在影响,对其冻胀破坏机理、防治措施及抗冻胀安全稳定进行系统深入地研究,提出并研究新型防护结构形式,无疑对我国季节冻土区水利工程的建设具有重要的社会意义和工程价值。 本文以吉林省为代表的典型季节性冻土区外渗水边坡防护结构为研究对象,依托实际工程项目,旨在研究新型防护结构形式以有效缓解或尽量避免外渗水边坡冻胀引起的破坏、失稳等问题。首先对吉林省内现有渠系护砌结构型式展开全面调查,分析导致护砌体在各类边坡产生破坏的成因与应用上存在的问题,从其结构优点与存在问题两个方面为切入点,着手开展课题研究;其次,对季节冻土区外渗水边坡的冻胀破坏机理、影响因素及抗冻胀稳定方面展开进一步分析,并根据吉林省地区的现场调研结果,总结现有外渗水边坡冻胀防治措施的不足,进而提出以“顺”为主,“截”、“顺”相结合的防护理念;然后从研究新型偏柔性且自身具有排水功能的混凝土潜隙模袋防护结构及其施工技术层面出发,对潜隙排水模袋防护结构抗冻胀及其稳定作用机理作了深入分析,并对排水模袋填充材料进行了相关试验研究,掺用粉煤灰以有效提高填充混凝土材料的抗冻性能,而且还降低了混凝土模袋的工程造价,试验结果较为满意;最后将本文所提出的新型防护结构形式—铰接潜隙排水模袋混凝土,应用于实际工程并进行验证并设置不同护砌结构作对比,运行效果表明:研制的潜隙排水模袋结构具有良好的适应变形、抗冻胀效果。铰接式潜隙排水模袋在结构上自身能够与坡面耦合冻胀变形过程,且能够将渗透水有效排出,可大幅降低外渗水边坡的冻胀量。 论文通过开展季节冻土区外渗水边坡防护结构的试验研究,为季节冻土区水利工程建设及冻害防治提供了新的思路和方法,研究成果可为类似工程提供一定的参考和借鉴。同时,由于工程运行监测年限较短,人力、物力等方面的局限性,还有待进一步的验证理论和实际工程运行效果,以便加以推广应用。