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1.冰上沉排是我国北方冬季常见的施工技术,主要应用于护岸工程,在不同地区应根据岸坡破坏形式和冰层力学性质选择合适的沉排类型与施工技术。黑龙江嫩江干流堤防长650.439km,大部分堤防是在民堤基础进行加高培厚,而由于地基土质不良,河流冲刷严重,必须采取护岸措施。嫩江流域冬季漫长寒冷,水利工程的施工期较短,冰上沉排技术可以有效解决了一些常规防护方式无法解决的问题。本研究针对嫩江(齐齐哈尔段)的护岸工程,从冰层承载力,沉排材料,施工期与注意事项等方面探究了该地区冰上沉排的关键技术,希望能为今后的寒区护岸工程施工以及安全运营提供参考。 2.本研究于2016~2017年冬季在嫩江(齐齐哈尔段)进行了原型试验,观测了气温与冰厚的变化过程,进行了9组原位悬臂梁试验,结果表明:该地区最低气温出现在一月上旬至二月上旬,最大冰厚出现在一月下旬至二月中旬,最低日气温为-20℃,最大冰厚为94cm;河冰原位悬臂梁上拉试验弯曲强度在441.8~553.0kPa间,弯曲强度平均值为497.4kPa;河冰原位悬臂梁下压试验弯曲强度在206.9~696.4kPa间,弯曲强度平均值为495.1kPa,弹性模量在3.79~7.18GPa间,弹性模量平均值为5.10GPa,原位悬臂梁上拉和下压两种方式得到的河冰弯曲强度平均值无明显差别。 3.冰上沉排施工主要依托于冰层承载力,根据原型试验通过经验公式与实测公式确定冰层厚度与承载力的关系曲线,可知在冰厚达到50cm时,经验冰层承载力可达到8.75~17.5t/m2,实测冰层承载力为7.16t/m2,嫩江(齐齐哈尔段)的冰层承载力要小于经验值。由经验可知冰上沉排施工需冰厚达到50cm后进行,而嫩江干流因地域原因,建议冰厚达到56cm后进行施工。齐齐哈尔多年气候无明显波动,逐年冰冻期无较大变化,本研究给出了该地区冬季冰层承载力与冰厚的变化关系图,建议在一月上旬至二月中旬进行冰上沉排施工可以有效得利用冰层承载力。 4.模型试验可以在一定程度上为原型试验提供帮助,本研究根据原型试验进行了静冰室内悬臂梁试验与模拟沉排下降试验,结果表明:室内悬臂梁下压试验弯曲强度在417kPa~1197kPa间,弯曲强度平均值为842.5kPa,要大于野外值,主要因为室内冰层晶体结构为柱状冰,而野外冰层结构为柱状冰与颗粒冰;在沉排施工过程中进行人工开槽可以减小沉排下落所需时间;室内冰上沉排模型试验可以突破季节性限制,在较好试验条件下对沉排施工进行一定程度上的探究,但仍有大量不足,需要在今后对冰上沉排模型试验进行进一步的研究。 5.通过对嫩江(齐齐哈尔段)冰上沉排历史资料的整理分析以及现场观测和实地调研,建议选择石笼沉排进行施工。本研究对石笼沉排施工过程中沉排的设计、施工工艺、施工流程和施工质量控制等方面提出了详细的建议,希望能够为嫩江(齐齐哈尔段)的护岸工程提供一定的技术参考。 本文针对嫩江(齐齐哈尔段)的冰上沉排施工问题,通过原型试验,模型试验及实地调研等方式发现冰层承载力,有效施工期,室内沉排模拟可行性,选取合适沉排类型等方面是冰上沉排施工中需要确定的关键技术。