Model test investigation on heat and deformation behaviors of canal slopes with protective layers caused by freeze-thaw action
01摘要
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冻害是影响寒冷地区渠道边坡稳定性的主要因素之一，为减轻冻害，在施工过程中铺设保护层成为必不可少的措施。研究构建了两个边坡模型，分别以聚酯土工布（边坡I）和复合土工膜（边坡II）作为保护层，并在特定断面铺设保温板作为对照组，考察其防冻效果。对冻融过程中边坡模型的温度、冻结深度及冻害变形进行记录和分析。结果表明：冻结过程中边坡II的温度相对边坡I偏低，边坡II各监测断面温度降幅均大于边坡I，边坡I的最大冻结深度和最大冻害变形均明显减小，且最大冻害变形的断面与保护层类型无关，均出现在边坡中部。铺设聚酯土工布和复合土工膜后边坡模型的最大冻胀变形分别为33.60 mm和37.69 mm，因此聚酯土工布在减小冻胀变形方面比复合土工膜更具优势。另外，如果在边坡内部同时铺设保温板和聚酯土工布，最大冻胀变形可进一步减小至9.72 mm。本研究对寒冷地区渠道边坡的设计和施工具有一定的指导意义。
02图表
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03结论
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通过一系列模型试验，对不同保护层渠道边坡的温度与变形进行了研究，主要研究结果如下：（1）低导热系数的保护层可以有效改善边坡在冻结过程中的温度，从而减小边坡的变形；无论保护层为聚酯土工布还是复合土工膜，最大冻胀变形均出现在边坡中部。（2）当采用复合土工膜作为保护层时，最大冻结深度和最大冻胀变形分别出现在T2断面，为51 cm和D4断面，为37.69 mm；而采用聚酯土工布作为保护层的边坡，其最大冻结深度和最大冻胀变形分别为30 cm和33.60 mm，因此，采用聚酯土工布作为保护层时，具有优于复合土工膜的优缺点。（3）在边坡内部铺设保温板后，边坡内部的热与变形条件得到改善。其中，D5断面最大冻胀变形量为9.72 mm，明显低于其他监测断面。
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