摘要：为了掌握衬砌渠道冻胀量及冻胀力随昼夜气温变化的发展规律及冻胀破坏极限状态,根据冻土力学及冻土物理学理论,利用有限元软件ANSYS按瞬态温变模式加载温度,对衬砌渠道冻胀过程进行数值模拟,研究了其温度场和冻胀变形及法向冻胀力与切向冻胀力随时间的变化规律。结果表明：渠道冻融破坏除因渠基土冻胀外,阴阳两坡的温度、冻胀变形、冻胀力既不均匀不对称变化又不同步,也是渠道冻胀破坏的重要原因;阳坡滞后阴坡约15d冻结,最大冻胀量及最大冻胀力滞后日平均最低气温约4d,日内最大冻胀量及最大冻胀力滞后日最低气温约1h;模拟结果与野外观测资料基本吻合,但比稳态数值模拟结果偏大,表明了运用瞬态数值模拟进行渠道抗冻胀设计的正确性和合理性。

关键词：渠道衬砌 冻融 有限元 冻胀 

单位：西北农林科技大学水工程安全与病害防治研究中心; 杨凌712100; 中国科学院冻土工程国家重点实验室; 兰州730000; 河海大学水利水电工程学院; 南京210098; 甘肃省疏勒河流域水资源管理局; 玉门735211