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湿干冻融耦合循环下加高渠道不协调变形特性

湿干冻融；加高渠道；水-热耦合；不协调变形；冻胀

根据高寒区渠道季节性供水和温度周期性变化的特点，以一年为一个周期，可以将渠道的外部条件简化为“湿干冻融”耦合循环。利用考虑水-热耦合及土体损伤的冻胀模型，对高寒区加高渠道在“湿干冻融”耦合循环作用下的变形过程进行了有限元模拟，并重点针对新老渠坡的不协调变形特性进行了分析。结果表明，湿干冻融耦合循环下加高渠道的不协调变形区域集中在加高分界面附近，主要来源于“冻”和“融”阶段中产生的渠坡冻胀和融沉变形不协调；随着“湿干冻融”循环次数的增加，渠坡渗漏点以下的饱和区域逐渐加深、扩大，渠顶土体饱和度降低，会导致渠顶与渠坡间的冻胀不协调加剧。渠坡的不协调变形使得渠道土体与衬砌之间产生了漏空区域，根据漏空区域的特点，可以将高寒区加高渠道不协调变形形态分为“加高层漏空”、“结合面漏空”和“渠坡衬砌鼓胀+加高层漏空”这三种典型形态。在进行高寒区加高渠道不协调变形分析时，建议以渠坡顶点、加高分界点、渠坡中点以及渠坡渗漏点这个四个点为变形控制点，在此基础上进行加高渠道漏空形态和最大漏空变形的分析。