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我国是一个水资源短缺的国家,发展节水型农业是缓解我国水资源供需矛盾的有效途径之一,然而灌溉水在输送过程中渗漏损失严重,导致灌溉水利用系数偏低。渠道衬砌防渗可以极大地减少渠道渗漏损失,是目前我国应用最广泛的节水工程技术措施之一。但是,在季节性冻土地区,混凝土衬砌渠道由于负温作用,冬季常常遭受严重的冻胀破坏,直接影响了工程的正常运行和防渗效果,严重制约着我国北方寒冷地区渠道防渗工程技术的推广应用。抛物线形混凝土衬砌渠道具有水力条件好、断面连续性好、占地面积少、抗冻胀性能好等优点,近年来在渠道衬砌与防渗工程建设中已开始应用。本文在前人研究基础上,通过查阅和分析大量文献资料阐述了渠道防渗的重要意义,论述了国内外渠道防渗防冻胀的发展现状,总结了混凝土衬砌渠道冻胀破坏机理及不同衬砌形式的渠道冻胀破坏特征。通过分析抛物线形混凝土衬砌渠道冻胀破坏特征和破坏原因,建立了抛物线形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型,并运用ANSYS软件对其冻胀进行了数值模拟。主要取得了以下研究成果:(1)分析了引起混凝土衬砌渠道冻胀破坏的主要影响因素,归纳总结了不同断面形式的衬砌渠道的冻胀破坏机理及特征,并探讨了抛物线形混凝土衬砌渠道的冻胀特征。(2)分别计算了二次抛物线形渠道、立方抛物线形渠道的水力最佳断面,通过对比确定了二次抛物线形式为本文研究的混凝土衬砌渠道的断面形式,推导出了二次抛物线形渠道实用经济断面各水力参数计算公式,并绘制了水力计算表以供设计人员使用。(3)根据抛物线形混凝土衬砌渠道冻胀破坏特征及破坏原因,通过恰当的假设和简化,确定了法向冻胀力、切向冻结力和重力在混凝土衬砌板上的分布规律以及共同作用下的混凝土衬砌板计算简图,从而建立了抛物线形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型,并求得了冻胀力、内力以及衬砌板冻胀破坏验算等计算公式。(4)将渠基冻土视为横观各向同性的线弹性材料,把冻土和衬砌体作为一个整体,运用大型有限元软件ANSYS对抛物线形混凝土衬砌渠道的冻胀进行数值模拟,分析得到了抛物线衬砌渠道温度场、应力场和位移场的分布规律,对抛物线形混凝土衬砌渠道的设计具有一定的指导意义。