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差异冻胀条件下双参数地基梯形渠道冻胀变形的计算模型
1
作者
肖旻
杨晓松
+3 位作者
王正中
吴浪
崔浩
席琛
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第17期129-139,共11页
衬砌冻胀变形便于监测且易于控制,成为《渠系工程抗冻胀设计规范SL23-2006》明确提出的渠道抗冻胀设计控制指标,但规范没有提供差异冻胀变形的具体计算方法。为便捷、合理计算差异冻胀条件下衬砌结构冻胀变形,在现有研究基础上,考虑渠...
衬砌冻胀变形便于监测且易于控制,成为《渠系工程抗冻胀设计规范SL23-2006》明确提出的渠道抗冻胀设计控制指标,但规范没有提供差异冻胀变形的具体计算方法。为便捷、合理计算差异冻胀条件下衬砌结构冻胀变形,在现有研究基础上,考虑渠道断面各点地下水位逐点不同及渠基冻土受力变形的连续性,基于双参数冻土地基理论构建了差异冻胀条件下寒区梯形渠道冻胀变形与内力计算模型。以甘肃省靖会总干渠为算例,将该模型退化为均匀冻胀条件下的Winkler模型并进行对比分析,结果表明传统Winkler模型可视为该研究模型的特殊情形。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,用幂级数方法对该研究模型进行求解,并与材料力学法、Winkler模型计算值及观测值进行了对比分析。结果表明:应用该研究模型、传统Winkler模型、材料力学方法计算的冻胀变形与观测值的平均相对误差分别为4.31%、9.23%、17.45%,均方根误差分别为0.17、0.29、0.47 cm。可见与材料力学法、传统Winkler模型相比,考虑冻土-衬砌相互作用及冻土中剪力扩散的双参数地基模型能更好地反映差异冻胀条件下梯形渠道的力学行为,计算值与观测值更加一致。通过把形式多样的渠基土自由冻胀量分布统一展开成幂级数形式,可以有效提高模型对不同复杂基土差异冻胀模式的通用性。研究为差异冻胀条件下寒区梯形渠道冻胀力学分析提供了一种有效的计算模型。
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关键词
渠道
模型
土壤
冻
土
双参数地基
差异冻胀
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职称材料
题名
差异冻胀条件下双参数地基梯形渠道冻胀变形的计算模型
1
作者
肖旻
杨晓松
王正中
吴浪
崔浩
席琛
机构
江西科技师范大学土木工程学院
塔里木大学水利与建筑工程学院
西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心
中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室
出处
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第17期129-139,共11页
基金
国家自然科学基金项目(51869029、51641903、U2003108)
国家重点研发计划重点专项(2017YFC0405100)
+3 种基金
新疆生产建设兵团一师横向项目(SWJ2022KT23)
冻土工程国家重点实验室开放基金项目(SKLFSE201801)
江西省教育厅科技项目(GJJ190621)
江西科技师范大学博士科研启动基金项目(2019BSQD11)。
文摘
衬砌冻胀变形便于监测且易于控制,成为《渠系工程抗冻胀设计规范SL23-2006》明确提出的渠道抗冻胀设计控制指标,但规范没有提供差异冻胀变形的具体计算方法。为便捷、合理计算差异冻胀条件下衬砌结构冻胀变形,在现有研究基础上,考虑渠道断面各点地下水位逐点不同及渠基冻土受力变形的连续性,基于双参数冻土地基理论构建了差异冻胀条件下寒区梯形渠道冻胀变形与内力计算模型。以甘肃省靖会总干渠为算例,将该模型退化为均匀冻胀条件下的Winkler模型并进行对比分析,结果表明传统Winkler模型可视为该研究模型的特殊情形。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,用幂级数方法对该研究模型进行求解,并与材料力学法、Winkler模型计算值及观测值进行了对比分析。结果表明:应用该研究模型、传统Winkler模型、材料力学方法计算的冻胀变形与观测值的平均相对误差分别为4.31%、9.23%、17.45%,均方根误差分别为0.17、0.29、0.47 cm。可见与材料力学法、传统Winkler模型相比,考虑冻土-衬砌相互作用及冻土中剪力扩散的双参数地基模型能更好地反映差异冻胀条件下梯形渠道的力学行为,计算值与观测值更加一致。通过把形式多样的渠基土自由冻胀量分布统一展开成幂级数形式,可以有效提高模型对不同复杂基土差异冻胀模式的通用性。研究为差异冻胀条件下寒区梯形渠道冻胀力学分析提供了一种有效的计算模型。
关键词
渠道
模型
土壤
冻
土
双参数地基
差异冻胀
Keywords
canals
models
soils
frozen soil
two-parameter foundation
differential frost heave
分类号
S277 [农业科学—农业水土工程]
TV67 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
差异冻胀条件下双参数地基梯形渠道冻胀变形的计算模型
肖旻
杨晓松
王正中
吴浪
崔浩
席琛
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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