第一节　工程冻土与抗冻胀


　　一、水利工程建筑物抗冻技术

　　为了解决季节冻土区的冻胀规律，1977～1986年，省水科所谢荫琦、王建国、严维骏、金乃翠等首次对季节冻土区的冻胀规律进行了系统的多因素综合分析研究，明确了土质、密度、气温、附加荷载、地下水等对冻胀的作用，提出了容纳全部主导因素的冻胀量计算数学解析式，实现了冻结、冻胀工程预报，以及冻胀力取值和建筑物抗冻稳定设计标准化。该成果主要技术指标已于1991年纳入中华人民共和国水利水电行业标准《渠系工程抗冻胀设计规范》（SL—23—91）中，并在全国推广应用。该成果1988年获国家科技进步奖二等奖。
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　　为了解决季节冻土区切向冻胀力的设计取值和桩基抗冻拔稳定计算方法，1979～1985年黑龙江省水利科学研究所（以下简称省水科所）隋咸志、左力、随铁岭等通过室内试验得出桩基冻胀反力的分布规律，提出了8种可以接受冻胀反力的扩大式桩基础结构型式，给出按地基土冻胀性分类的各单位切向冻胀力值。该成果1987年获国家科技进步奖三等奖。
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　　为了解决季节冻土区平板基础法向冻胀力的力值及影响因素，1979～1986年，省水科所于伯芳、曲祥民、许正海、金乃翠、随铁岭等研究了季节冻土区渠系水工建筑物板基抗冻技术，在法向冻胀力值板基抗冻设计方法、抗冻技术措施等方面取得了成果。在黑龙江省90％的县推广应用了该项技术，其技术内容纳入了水利部颁发的《渠系水工建筑物抗冻技术规范》，在东北、华北、西北等广大地区得到推广应用，直接经济效益近亿元，社会效益2亿元以上。该成果1986年获黑龙江省科技进步奖一等奖，1989年获国家科技进步奖三等奖。
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　　为了解决季节冻土区水工挡土墙抗冻措施问题，1982～1988年，省水科所随铁岭主持研究了季节冻土区水工挡土墙抗冻技术。该项研究在哈尔滨万家野外冻土试验场通过重力式、悬臂式、简支式、拱式、扁壳式、涵管式、锚固式7种模型挡土墙试验及工程验证，研究出挡土墙水平冻胀力分布压强图，抗冻挡土墙设计方法，抗冻结构类型及防治挡土墙冻胀破坏的技术措施。该项研究1988年通过水利部、省科委主持的技术鉴定，成果水平达国际先进，1988年获黑龙江省科技进步奖二等奖。其成果被水利部《渠系工程抗冻胀设计规范》所收录。1989年该成果列入国家科委、省科委重点推广项目，在黑龙江省佳木斯市四丰山灌区推广应用后，在中国东北、华北、西北地区推广应用，取得经济效益1 000万元。
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　　1990～1997年，黑龙江省水科所曲祥民完成国家科委、水利部下达的“季节冻土区水工建筑物抗冻技术推广”项目，1990年列入国家科技成果重点推广计划，曾在中国东北、西北、华北地区5万余座水工建筑物中推广应用，创社会效益5亿余元，推广覆盖面积超过60％。1990～1994年共推广抗冻工程3 070座，取得直接经济效益近7 000万元 。1995年获黑龙江省省长特别奖和重大科技效益奖，1998年获水利部科技进步奖三等奖。

　　二、渠道防渗与防冻胀技术

　　为了研究适合黑龙江省高寒季节冻土区特点的渠道防渗模式，1998年省水科所阚瑞清等配合各试验示范区的渠道防渗工程建设，开展高寒地区渠道防渗与防护技术研究。该项研究针对黑龙江省气候条件，采用柔型防渗与刚性防护相结合的渠道防渗衬砌结构模式，自1999年开始在黑龙江省庆安县、木兰县、尚志市等节水灌溉示范区工程中推广应用。为了检测不同衬砌结构渗漏损失，1999年在黑龙江省木兰县香磨山灌区，利用静水法进行渠道衬砌结构的渗漏损失试验，结果证明：土工膜柔性防渗加现浇混凝土板衬砌结构刚性防渗效果最好；土工膜加预制混凝土U型槽衬砌结构防渗效果次之；梯形断面土工膜加现浇混凝土板或预制混凝土板衬砌结构对各种型式渠道衬砌结构均可，但最佳为U型槽下铺土工膜的防渗衬砌结构。该项技术渠系水利用率达0.6以上 。