南水北調(diào)中線工程全長1432km，其中填方高度超過6m的渠段總長約144km。高填方渠道沉降變形過大，易導(dǎo)致渠道襯砌面板出現(xiàn)較大的撓度、結(jié)構(gòu)內(nèi)力及周邊縫錯動，甚至出現(xiàn)部分脫空后的整體滑動，造成面板結(jié)構(gòu)破壞，影響渠道運(yùn)營安全。中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)學(xué)習(xí)所土體相互作用組學(xué)習(xí)人員與長江勘測規(guī)劃設(shè)計學(xué)習(xí)院采用理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方法，弄清了高填方渠道沉降變形規(guī)律，建立了高填方渠道附加應(yīng)力和沉降計算方法，揭示了高填方渠道沉降變形對襯砌結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，給出了高填方渠道工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)及工程處理措施，保障了南水北調(diào)中線工程通水后的長期運(yùn)營安全。 采用理論分析和數(shù)值模擬方法，學(xué)習(xí)人員弄清了整個渠道在沉降過程中的應(yīng)力分布及水平位移、豎直沉降變形分布特征，揭示了高填方渠道沉降變形對襯砌結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理。學(xué)習(xí)成果表明：（1）相同沉降時間條件下，渠坡坡腳點(diǎn)的變形量最小，坡面頂點(diǎn)的變形量最大；整個坡面的沉降不均勻，坡面的沉降不均勻?qū)?dǎo)致靜壓后的坡面相對于原始坡面出現(xiàn)不平整的情況；坡面的變形及變形速率主要受豎直方向的沉降的影響和控制；可以通過渠道頂部和底部中心點(diǎn)的后期沉降控制坡面的變形；（2）襯砌面板的不均勻撓曲變形，在面板中產(chǎn)生了一定應(yīng)力分布；面板上部應(yīng)力主要受撓曲變形的控制，面板中拉應(yīng)力較大；面板下部的應(yīng)力分布主要受切向摩擦力的控制，面板中壓應(yīng)力較大；面板撓曲變形發(fā)生改變的部位，是撓曲變形與切向摩擦力控制作用交替的部位，面板中剪應(yīng)力較大；而三種應(yīng)力效應(yīng)中以拉應(yīng)力為最不利情況；（3）蓄水前，沿坡面位置的升高，面板的撓度逐漸增大，但轉(zhuǎn)角卻是先升高后減小的規(guī)律；蓄水后面板的撓曲變形比蓄水前降低了很多，且撓曲變形分布也比蓄水前更加均勻；坡面在水壓力的作用下沿著坡面往上移動，產(chǎn)生了向上的切向應(yīng)力，這便很大程度上抵消了蓄水前在面板中造成的應(yīng)力，因此蓄水后面板在變形和應(yīng)力分布上都更為有利。 這一學(xué)習(xí)成果發(fā)表在Journal of Coastal Research上，上述工作得到“十二五”國家支撐課題、南水北調(diào)中線工程建設(shè)辦公室等的資助。 論文信息：Yu， F (Yu， Fei) ; Zhang， Y (Zhang， Yu) ; Chen， SX (Chen， Shanxiong)， Study on Calculational Methods for the Settlement Process of High Filling Canals， Journal of Coastal Research(2015).
