改性PP纤维混凝土在季节冻土区渠道衬砌中的应用.pdf
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1、第 1 2期 ( 总第 3 4 3期) 吉林水利 2 0 1 0年 l 2月 文章编号1 0 0 9 - 2 8 4 6( 2 O l O )1 2 - 0 0 0 5 - -0 2 改性 P P纤维混凝土在季节冻土区 渠道衬砌中的应用 高睿 ( 吉林省水利水电工程局 ,吉林长春1 3 0 0 1 2 ) 摘要】 吉林省是 最早在渠道防渗 工程 中使 用改性 P P纤维混凝土技术的省份 ,在 渠道 防渗衬砌工程 中取得 了较 好 的社会效益和经济效益。但在应用的同时,也存在着盲 目使用及使 用不 当等 问题 。因此 ,应科学认 识和客观 评价改性 P P纤维混凝土的性 能。并重视后评价工作。
2、关键词】改性 P P纤维混凝土 ;渠道护砌 ;防渗 ;冻胀 【 中图分类号T v 4 3 1 3 文献标识码】B 1 前 言 吉林省在水利工程 中采用改性 P P纤维混凝 土技术已有十年的历史 。目前在灌区渠道防渗护 砌中, 已得到广泛应用。在混凝土中掺入适量的改 性 P P纤维 , 确实可改善混凝土的韧性 、 耐久性等 指标 , 但在混凝土衬砌结构与厚度相同的条件下 , 改性 P P纤维混凝土与普通混凝土相比 。 并不能改 善衬砌渠道的抗冻胀性能。因此 , 在一些渠道护砌 工程中。 使用 P P纤维混凝土并未取得预期 的抗冻 胀效果 , 甚至还有失败的实例 。事实上 , 影响渠道 冻胀 的主
3、要因素是冻深和冻胀量 ,就衬砌渠道而 言 , 设计人员应根据渠道的地质与地形条件 , 充分 分析渠道冻胀破坏原因 , 提出具体的抗冻涨措施。 因此 。季节挡冻土 区的衬砌渠道应选择适宜的渠 道断面型式 、 衬砌材料和结构 , 而不是单一 的应用 P P纤维混凝土就能解决渠道的冻胀破坏问题。 2 季 节冻土 区渠道冻胀破坏 的机理 渠道冻胀是 由渠道边坡土体的水分、土质及 外部气温等综合 因素决定的。水分 、 气温 、 土质是 渠道产生冻害的三个基本因素。 低温条件下 ,土体冻结时的含水量和外来水 补给条件是影响冻胀力的决定因素。经验证明, 如 果土体中不含水分 ,即使是低温下的强冻胀性土 壤也
4、不会产生冻胀 。渠道冻胀发生的过程土体是 随温度的不断变化 , 由表层到 内部 , 由浅入深 的过 程 。 在冰结条件下 。首先在衬砌体和 土层 间的空 隙 中产生冰晶体 , 在毛细力作用下 , 土体中的水分 向上迁移 。 遇冰晶体使冰晶体越来越大。温度继续 降低 , 在渠基土中也产生 了冰晶体 , 同样在毛细力 的作用下 。 更深部位土体 中的水分向上部迁移 , 并 在上部土体 中的冰晶体逐渐增大 使土体进一步 膨胀 , 并形成冻土层 , 使土体体积膨胀 , 表面隆起 。 随气温的不断降低 , 冻土层 的深度逐渐加大 , 导致 冰冻而产生的冻胀力顶裂或顶起衬砌板而发生冻 胀破 坏【 ” 。
5、3 P P纤维 混凝 土衬 砌渠 道破 坏 的原 因分 析 从吉林省各灌区十年的运行效果看 ,改性 P P 纤维混凝土在填方渠道防渗衬砌工程 中总体上获 得 了较好效果 , 但在土壤持水性较强的挖方渠道 , 特别是粉质粘土挖方渠道中。 应用效果则较差。如 在梅河 口市 的海龙灌 区, 采用 P P纤维混凝土衬砌 的挖方渠道 。很多部位都出现了明显的冻胀破坏 现象 。如预制安装的混凝土板块脱落 , 现浇混凝土 板块在水位上方一定高度开裂等。表 明在这种应 用条件下 。 改性 P P纤维混凝土护砌渠道并未达到 抗冻效果冈 。 导致渠道冻胀破坏 的决定因素是冻胀量 。根 【 收稿 日期2 0 1 o
6、 - l 0 L _ 1 3 【 作者筒介 高睿 ( 1 9 7 3 - ) ,女 。工程 师,本科 ,现从 事工程 建设与管理工作。 一 5 一 吉林水利 改性 P P纤维混凝土在季节冻土区渠道衬砌中的应用 高 睿 2 0 1 0年 l 2月 据 渠系工程抗冻涨设计规范 ( S L 2 3 2 0 0 6 ) 的规 定 , 对于梯形断面的混凝土衬砌渠道 , 渠道衬砌结 构的允许法向位移值为 0 5 1 O c m。规范的这一规 定表 明, 当渠道边坡或渠底的冻胀量超过 0 5 c m或 1 0 c m时 。 梯形断面的混凝土衬砌渠道则可能发生 冻胀 破坏 。 冻胀量的主要影响因素是冻深。 渠
7、系工程抗 冻涨设计规范 ( S L 2 3 2 0 0 6 ) 对于冻胀量与设计冻 深 , 也给出了理论与经验计算公式。 Z d = z m ( 1 ) 式中: z d 一 工程地点的天然设计冻深( c m) ; 乙一 历年最大冻深 ( c m) ; 一 考虑 日照及遮 阴程度的修 整系数 ; 一 地下水影响系数 ; 其中: = +( 1 一 ( 2 ) 式 中: 一 典型断面某部位的 日照及遮 阴程度 修正系数 ; O 一 系数 , 根据工程所在的气候 区、 渠道 断面的轴线走向、断面形状及计算点的位置查得 确 定 。 -Z 1 犯 e 。 式中: 一 计算点的冻前地下水水位深度 ( m)
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