本實用新型涉及一種剛性襯砌渠道橫斷面的形式。該斷面形式不僅可以適用于季節(jié)凍土區(qū)冬季停水渠道設計中，以提高渠道的抗凍脹破壞的能力；而且也能應用于非凍土區(qū)的渠道，不管其是否冬季過水。

背景技術：

梯形混凝土襯砌渠道具有防滲效果好、耐久、糙率小、強度高和施工簡單，便于管理養(yǎng)護等優(yōu)點在我國較廣泛應用各級輸水工程中。但在北方，因土體的凍脹作用致使混凝土襯砌產(chǎn)生裂縫、隆起、甚至滑塌等破壞。渠道的凍脹破壞使得混凝土防滲渠道失去其防滲功能。為此，在人們對渠道破壞機理不明確時，人們土體凍脹的三大因素----凍脹性土、水和負溫著手，對混凝土渠道采用基土換填、隔水和保溫三大類方法以達到從根本上消除土體凍脹，來解決基土對襯砌層的破壞作用。

除了這三大方法之外，也常常運用一些改變橫斷面形式的措施來適應渠道基土的凍脹變位，使作用在渠道襯砌層上的凍脹力值減小，如小型渠道用U形，在大中型渠道中采用弧形底斜邊坡的斷面形式。

另一方面，人們已清楚了梯形渠道冬季渠內(nèi)無水時的剛性襯砌層受力情況，建立了襯砌層的力學模型。根據(jù)這些力學模型可以進行襯砌層的抗凍脹破壞結構設計，即實現(xiàn)了襯砌層厚度的確定，以保襯砌層有足夠的抗凍脹能力。然而，按這些理論方法設計渠道襯砌層能夠抵抗凍脹力破壞作用的厚度相對來說較厚。在實際工程中仍是采用被動的防護方法，即采用較厚的混凝土板加設保溫層或/和隔水層或/和換填為非（弱）凍脹性土作為渠道的襯砌層。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型針對季節(jié)凍土區(qū)冬季停水渠道的凍脹破壞現(xiàn)象，提出了一種用于季節(jié)凍土區(qū)的剛性材料渠道的橫斷面形式。采用該剛性材料渠道的橫斷面形式在渠基土條件、水力條件和剛性襯砌層厚度均相同情況下可以減小渠道襯砌層下的凍脹力、且因減小受壓細長構件的高厚比而提高了渠道邊坡板抗凍脹能力。

本實用新型所采用的技術方案：

一種復合橫斷面剛性襯砌渠道，所述剛性襯砌渠道橫斷面采用復合斷面形式，在渠岸或渠堤頂面以下為梯形斷面，而渠岸或渠堤頂面以上為矩形斷面。

所述的復合橫斷面剛性襯砌渠道，渠岸或渠堤頂面高程與設計水位的高程一致；渠岸或渠堤頂面以上的矩形斷面部位的直立襯砌層，即擋水直墻外側無渠堤土。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型復合橫斷面剛性襯砌渠道，用于季節(jié)凍土區(qū)的剛性襯砌渠道的設計，渠道橫斷面為復合斷面形式，在渠岸或渠堤頂面以下為梯形斷面，而渠岸或渠堤頂面以上為矩形斷面；通過改剛性渠道梯形為復合形，因凍脹力的作用面積減小，而降低了渠道襯砌層上的總的法向凍脹力和切向凍脹力值，從而降低作用在襯砌層上荷載，減少襯砌層的內(nèi)力和危險截面的應力。

2、本實用新型復合橫斷面剛性襯砌渠道，用于季節(jié)凍土區(qū)的剛性襯砌渠道的設計中，對于大中型渠道而言，在剛性襯砌層厚度不變條件下，采用該復合斷面形式較全梯形斷面的渠道相比減少了邊坡板的斜長，因而大大提高了襯砌層的高厚比，也即提高渠道的抗凍脹破壞能力。

3、本實用新型用于季節(jié)凍土區(qū)大中型渠道上，若結合基土換填法、隔水和保溫等防凍脹措施，也有減少土方量和混凝土、隔水材料和保溫材料消耗量的優(yōu)點。無論是用于非季節(jié)性凍土區(qū)還是用于季節(jié)凍土區(qū)的剛性襯砌渠道，與梯形渠道相比，該新型斷面渠道的占地面積和土方工程量都較小。在有石材地區(qū)宜優(yōu)先選用該斷面形式。

附圖說明

圖1是本實用新型冬季停水剛性渠道的復合形斷面形式示意圖；

圖中，標號1表示渠內(nèi)水面線；標號2表示現(xiàn)澆混凝土或抹面漿砌石襯砌層邊坡板；標號3為直立抹面漿砌石擋水直墻；標號4為現(xiàn)澆混凝土或抹面漿砌石襯砌底板；標號5為設計水深。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

實施例1

參見圖1，本實用新型提出的橫斷面形式用于季節(jié)凍土區(qū)冬季停水的和非凍土區(qū)的剛性襯砌渠道。剛性襯砌渠道的橫斷面采用復合斷面形式，在渠岸或堤頂面以下為梯形斷面，而渠岸或堤頂面以上為矩形斷面。

渠道矩形斷面外側無渠床土，上部矩形斷面的直立襯砌層（即擋水直墻）外側無渠堤土。上述的渠道橫斷面形式中渠岸或渠堤頂面高程與設計水位的高程一致。渠道斷面形式中的擋水直墻宜用漿砌石砌筑建造。

所述的復合橫斷面剛性襯砌渠道，以設計流量按梯形斷面計算水深并據(jù)此確定梯形渠槽深度；以加大流量計算復合斷面的水深，并依據(jù)復合斷面的水深、梯形渠槽深度與安全超高之和以及其它要求綜合考慮確定總渠深。渠頂與渠岸或渠堤頂兩高程之差為擋水直墻露出渠岸或渠堤頂面的高度。對選定材料的擋水直墻進行最高水位運行工況下的強度驗算，考慮施工要求綜合確定擋水直墻厚度，并要求擋水直墻在該水位運行方式下要有足夠的滿足穩(wěn)定性。

必要情況下，需要對擋水直墻進行地基基礎的設計。

本實用新型在現(xiàn)有技術條件下，僅通過改剛性渠道梯形斷面為復合斷面，使渠道邊坡板斜長較梯形斷面的斜長減少了近50-100厘米，即減小了邊坡板的凍結面積，從而減小渠道襯砌層上的總的法向凍脹力和切向凍脹力值，也即降低作用在襯砌層上破壞荷載，使襯砌層的內(nèi)力和危險截面的應力降低。另一方面，因季節(jié)凍土區(qū)渠道邊坡板是壓彎作用的細長構件，本實用新型的渠道邊坡長度減小，降低了細長受壓構件的高厚比，從而提高了相同厚度襯砌層的抗凍脹破壞能力。