渠道衬砌冻胀破坏研究现状与展望

郑鑫，葛建锐，刘少东，刘金云

（黑龙江八一农垦大学工程学院，大庆 163319）

长期以来，国家把做好“三农”工作放在突出重要的位置，在投资方面坚持把“三农”作为中央预算内投资的优先领域。2014年将安排700 多亿元加强以水利为重点的农业基础设施建设，支持引水调水、骨干水源、江河湖泊治理、高效节水灌溉等重点项目。在灌渠基础设施建设得到了迅猛发展的同时，季节性冻土区灌渠衬砌冻胀破坏成为制约北方寒区农田渠道输水灌溉效果的瓶颈。黑龙江省水利科学研究院多年的调研结果表明，黑龙江查哈阳大型灌区有90 多座的大中小型灌渠受到各种程度冻胀破坏，冻害率高达83%[1]。2007年五常灌区100 余座渠系的完好率不足10%[2]。灌渠衬砌结构冻胀失稳破坏严重，影响工程效益的正常发挥。目前，最为常见的灌渠衬砌冻胀破坏现象是渠底土冻胀引起的拱起、渠壁混凝土板由于土体冻胀引起的脱落、坡底和坡脚连接处冻裂使砌石裂缝破坏、渠道侧壁上的墙压顶石上抬破坏，如图1 所示。下面从冻胀破坏理论、渠道衬砌冻胀破坏两方面进行总结。

1 冻胀破坏理论

1.1 冻土理论

上世纪20年代起，前苏联学者就开始了对冻土的研究，主要集中在冻土调查[3]、冻土物理力学性质[4-5]及简单的工程应用理论[6]。其中，著名岩土工程专家崔托维奇于1973年撰写的《冻土力学》[7]，综合归纳总结了大量的试验研究及理论分析结果，奠定了冻土力学学科研究基础。上个世纪90年代，我国学者相继对冻土展开研究，初期同样集中在冻土物理力学性质[8]及内的冻土调查[9-10]等方面。……