大尺度弧底梯形渠混凝土防渗板抗裂厚度试验
马丹妮 ，樊贵盛 ，张建婷 ，韩勇鸿
(1．太原理工大学水利科学与工程学院，山西太原030024；2．太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原030024)
摘要：基于弧底梯形渠道整体现浇混凝土衬砌板原位冻胀过程监测数据，揭示了越冬期不同试验厚度衬砌板开裂在时
间和空间上的差异，分析了衬砌板开裂程度与温度和板厚之间的定量关系。结果表明：衬砌板的开裂宽度与板的厚度成
正比关系，裂缝宽度随衬砌板板厚的增加而变大；开裂宽度与积温的负值成正比，在冻结期随负积温的累积，衬砌板的开
裂宽度变大，而在融化期则随正积温增大，裂缝宽度减小；在观测期末，裂缝残留量与板厚成正比；在试验区的气候、渠床
条件下，大尺度弧底梯形渠道边坡混凝土防渗板的合理抗裂厚度为8 cm。
关键词：弧底梯形渠道；混凝土衬砌；冻胀破坏；抗裂厚度
中图分类号：TV672 文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2013．04．018
Study on Reasonable Crack Resistance Thickness of Concrete Lining on Large Scale
Arc Bottom Trapezoidal Canal
MA Dan．ni ，FAN Gui．sheng ，ZHANG Jian．ring ，HAN Yong．hong
(1．College of Water Resources Science and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China；
2．College of Environmental Science and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China)
Abstract：Based on the situ frost heaving observation data of the cast in place concrete lining in trapezoidal canal with are bottom，the differences
of crack width between time and space on various thicknesses concrete lining over wintering were revealed and the quantitative relationship among
crack width，temperature and board thickness were analyzed．The result shows that the crack widths are positive proportional to the thickness of ca—
hal liner plate，the width of crack increases gradually with the increasing of the thickness of concrete lining．And the crack widths are positive proportional
to the negative accumulated temperature，in the freezing period，the widths of crack increases as the increasing negative accumulated temperature，
while in the thawing period，the widths of crack decreases with the increasing positive accumulated temperature．On the expiration of the
observation period，the crack residual quantity is proportional to the thickness of concrete lining．On the test site climatic and channel condition，
the reasonable crack resistance thickness of concrete lining seepage control board on large scale are bottom trapezoidal canal is 8 on．
Key words：are bottom trapezoidal canal；concrete lining；frost damage；crack resistance thickness
1 U形混凝土防渗渠道研究现状
我国北方地区渠床土壤在冬季要经历周期性冻融，渠床防
渗体受冻融作用屡遭破坏，一直是困扰渠道工程建设和管理的
顽症之一。辛英华等⋯ 、张茹等 的研究表明，u形断面防渗
体水力条件佳、整体性好、占地少、刚度强、承载力大，冻胀量分
布均匀、抗冻性能较好。目前，小型u形混凝土防渗渠道已在
全国各地广泛推广，而该类大型渠道还没有被普遍应用，主要
原因是其施工工艺还不够完善。任之忠等 在吸取国内外相
关研究成果的基础上，结合我国北方地区实际，提出一种两侧
壁预制吊装和渠底现浇相结合的施工方法。虽然预制混凝土
板有着强度高、局部变形易于维修调整等优点，但其缺点是造
价高、必须配筋、需要平整的制作养护场地，还有二次搬运困
难、增加损耗，吊装钩增大了渠道糙率，且易挂污物以及混凝土
块之间的缝隙易长草，草根易刺破防渗膜等。因此，目前大多
数渠道倾向于使用造价稍低、外观平整、不需要预制场地、机动
灵活，能适应渠道断面尺寸变化的现浇混凝土板作为渠道衬砌
板 。
目前，对大尺度U形渠道的研究较多，主要集中在其冻胀
机理和断面尺寸方面，李安国 提出了大U形混凝土渠道的冻
结、冻胀特征及其预测方法，并得到了大u形渠道的法向冻胀
力设计使用值和计算图式。辛英华等⋯通过合理假设，建立力
学模型，推导出最优的U形渠道断面参数(底弧圆心角和圆弧
上部直线段的长度)等。陈涛等 分析了渠道衬砌板破坏时段

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