逆止式排水系统及其对渠道衬砌抗浮稳定性的影响研究

发布时间：2020-01-26 01:20

【摘要】：渠道是最常用的输水干线形式之一，当渠道穿过高地下水位地段时，刚性渠道衬砌层将可能因其底面水压力过大而产生浮动破坏。为保证渠道衬砌层的抗浮稳定性，需要采取一定的工程措施，设置逆止式排水系统是工程措施之一。逆止式排水系统的单向排水功能，可以让地下水流进渠道内从而释放压力，又能防止渠道内的水渗漏进入地下。逆止式排水系统在南水北调中线高地下水位渠段得到了广泛的应用。鉴于南水北调工程的重要性以及逆止式排水系统尚存不足，正在开展的国家十二五支撑课题“膨胀土（岩）渠道防渗排水技术”将“排水系统单向水流控制技术研发”列为主要研究内容之一。本人参与了该项研究工作，包括压差放大式逆止阀的研发工作，逆止阀性能指标及其测试方法以及逆止阀渗流控制效果与应用条件研究等。论文的主要内容如下。（1）分析了逆止阀产品和技术现状，阐述了逆止阀的运行和启闭机理，分析了存在的问题，指明了进一步研发和技术完善的方向。（2）针对逆止阀在南水北调中线工程中的应用，将逆止阀作为溢流型排水孔，研究了相应的数值模拟方法，为包括逆止阀的渠道渗流控制体系论证提供了手段。（3）采用数值模拟方法，通过大量数模计算，研究了逆止阀在不同条件下的渗控效果变化规律，以及逆止阀的适用条件和应用方案。研究了逆止阀的直径、盲沟填料的渗透性、盲沟的间距、地层的渗透性等对渠道衬砌层抗浮稳定性影响的敏感性。（4）参与研制了新型逆止阀（压差放大式），对中间产品做了大量性能测试试验，根据试验成果对逆止阀的结构和选材的合理性进行了分析，促进了逆止阀设计方案改进和完善，以及产品定型和批量生产。研究了逆止阀的排水量与其两侧水头差的变化规律，，推导了流量公式。（5）根据南水北调中线工程对逆止阀的性能要求，研究提出了逆止阀的性能检测方法，并且应用于压差放大式逆止阀产品质量的检测。
【图文】：

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在一定压力水头作用下，衬砌板厚度 B 需要满足( ) / ( )w c wB H x D （当衬砌板厚度一定时，应满足( ) /c w wh D B （定义Δ=h-D 为 P 点的“压力水头差”，即衬砌板底面的压力水头减去渠。假设渠底的压力水头为均匀分布，则保持衬砌板抗浮稳定性的条件为( ) /c w w B （南水北调中线主干渠，较普遍的采用了 8cm 厚、C20 混凝土衬砌板(密度00kg/m3), 对于该类型混凝土衬砌板，保证其抗浮稳定的条件为平均压力水Δ≤11cm （可见，当渠道衬砌板的厚度和材料性能一定时，保证渠道衬砌层抗浮稳键在与控制其两侧压力水头差的大小，也就是说抗浮稳定性的关键就是通场的有效控制，将压力水头差限制在合理范围内。

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【学位授予单位】：长江科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV672

【参考文献】