以渠道工程为主体的国家大水网是我国水安全的根本保障，强辐射极干旱特寒冷的严酷环境直接威胁着“脆弱”的渠道工程全生命周期的安全，制约了西部引调水工程的健康发展。 本书基于冻土力学、工程力学及弹性地基梁理论，建立了衬砌渠道冻胀破坏的工程力学模型，探明了冻土与衬砌相互作用机理及冻胀变形不协调产生的冻胀力与冻结力互生平衡规律，以及结构抗力缺陷导致强度、刚度、稳定失效的连锁反应的渠道冻胀破坏力学机理；研究了冬季冰盖输水渠道冰冻破坏力学模型；进一步提出了渠道衬砌结构冻胀力及结构内力应力与强度、冻胀变形的计算方法，为旱寒区渠道防冻胀的科学分析、设计建设与运行管理提供理论指导。主要包括渠道冻胀破坏机理、渠道冻胀的试验基础、线性和非线性分布冻胀力的渠道冻胀结构力学模型、考虑冻土与衬砌结构之间相互作用的弹性地基模型以及考虑冰盖生消过程的渠道弹性地基梁模型。 本书可供从事寒区水利工程及土建工程的科技人员和高等院校、科研机构相关专业技术人员、研究生学习参考。

前言
第1章 渠道冻胀工程力学概述
1.1 渠道冻胀工程力学的背景
1.2 渠道冻胀工程力学的研究目的及意义
1.3 渠道冻胀工程力学的研究内容
1.4 渠道冻胀工程力学的研究方法
1.4.1 工程力学理论方法
1.4.2 弹性地基梁理论方法
1.5 技术路线
第2章 渠道冻胀的试验基础
2.1 冻土冻胀机理与冻胀力计算
2.1.1 冻土冻结过程与冻胀机理
2.1.2 法向冻胀力与切向冻胀力计算
2.2 封闭系统与开放系统条件下的土体冻胀试验
第3章 线性分布冻胀力的渠道冻胀结构力学模型
3.1 基本框架
3.1.1 基本约定与假设
3.1.2 计算简图
3.2 现浇混凝土衬砌梯形渠道冻胀破坏力学模型
3.2.1 内力计算
3.2.2 渠道坡板法向冻结力合力作用点的估算
3.2.3 工程算例
3.2.4 小结
3.3 弧形底梯形渠道冻胀破坏力学模型
3.3.1 弧形底梯形断面渠道冻胀破坏特征及控制状态
3.3.2 基本假设与简化
3.3.3 内力计算
3.3.4 工程算例
3.3.5 小结
3.4 基于断裂力学理论的梯形渠道冻胀破坏力学模型
3.4.1 基础理论与方法
3.4.2 冻胀破坏断裂力学模型
3.4.3 工程算例
3.4.4 小结
3.5 基于断裂力学理论的U形渠道冻胀破坏力学模型
3.5.1 混凝土衬砌板裂缝扩展分析
3.5.2 基础理论与方法
3.5.3 衬砌结构内力计算
3.5.4 冻胀破坏断裂力学模型
3.5.5 工程算例
3.5.6 小结
第4章 非线性分布冻胀力的渠道冻胀结构力学模型
4.1 基本框架
4.1.1 基本约定与假设
4.1.2 计算简图
4.1.3 基本框架
4.2 小型现浇混凝土衬砌梯形渠道冻胀工程力学模型
4.2.1 现浇梯形渠道冻胀破坏力学模型
4.2.2 开放系统条件下现浇混凝土衬砌梯形渠道冻胀不均匀性分析
4.2.3 工程实例计算与结果分析
4.2.4 开放系统现浇梯形渠道衬砌结构冻害机理
4.2.5 小结
4.3 考虑双向冻胀与温度应力的大型渠道冻胀工程力学模型
4.3.1 大型混凝土衬砌梯形渠道工程特性及冻胀特征
4.3.2 法向冻胀力与切向冻胀力计算
4.3.3 考虑双向冻胀的力学模型建立与求解
4.3.4 衬砌板冻缩的温度应力计算及抗裂验算
4.3.5 工程实例计算与结果分析
4.3.6 小结
4.4 预制混凝土衬砌梯形渠道冻胀工程力学模型
4.4.1预制混凝土衬砌梯形渠道预制板间相互作用及冻胀破坏类型
4.4.2 预制混凝土衬砌梯形渠道冻胀破坏力学分析
4.4.3 预制混凝土衬砌渠道冻胀破坏判断准则
4.4.4 工程实例计算与结果分析
4.4.5 小结
4.5 曲线形断面衬砌渠道冻胀工程力学模型
4.5.1开放系统下曲线形断面衬砌渠道的工程特性及冻胀特征
4.5.2衬砌板法向冻胀力和切向冻结力的计算
4.5.3 力学模型的求解
4.5.4 考虑曲梁曲率影响的截面正应力计算与抗裂验算
4.5.5 工程实例计算与结果分析
4.5.6 小结
第5章 渠道冻胀弹性地基模型
5.1 弹性地基梁的基本理论与方法
5.1.1 Winkler弹性地基假设及地基梁挠曲线微分方程
5.1.2 弹性地基模型在冻土工程中应用的现状
5.2 渠道冻胀弹性地基模型——沉降模型
5.2.1 基本假设及简化
5.2.2 控制微分方程
5.2.3 渠道坡板力学模型
5.2.4 渠道底板力学模型
5.2.5 梯形渠道混凝土衬砌结构冻胀工程力学平衡
5.2.6 计算流程
5.3 渠道冻胀弹性地基模型——冻胀模型
5.3.1 荷载分析——渠道衬砌冻胀力分布计算
5.3.2 控制微分方程
5.3.3 梯形渠道坡板冻胀变形的挠曲线微分方程
5.3.4 挠曲线微分方程的求解
5.3.5 内力计算
5.3.6 工程算例
5.4 渠道冻胀工程力学模型的简要总结与比较分析
第6章 冬季冰盖输水渠道冰冻破坏力学模型
6.1 基本约定和假设
6.2 冰盖输水衬砌渠道冰冻破坏工程力学模型
6.2.1 冰冻荷载分析
6.2.2 力学模型建立与求解
6.2.3 衬砌板内力计算
6.2.4 冰盖输水衬砌渠道破坏判断准则
6.3 考虑冰盖生消的渠道冰冻破坏弹性地基梁模型
6.3.1 冰-结构-冻土协同作用的冰冻荷载分析
6.3.2 冰-结构-冻土协同作用衬砌渠道变形的挠曲线微分方程
6.3.3 工程应用与分析
6.4 本章小结
参考文献