[发明专利]库水位骤降下土石坝损伤评价方法

说明书

本发明公开了一种库水位骤降下土石坝损伤评价方法，涉及岩土工程监测领域，用于提高土石坝的安全性和延长其使用寿命。该方法包括：确定评价目标的坝壳饱和渗透系数K；确定与该坝壳饱和渗透系数K相对应的坝壳材料的给水度μ；确定该评价目标的水位速降指标范围；确定评价目标的降速范围；根据评价目标的降速范围，选择任意的N个点作为降速值，计算每一个降速值对应的损伤系数η，以及库水位下降阈值；根据降速值以及库水位下降阈值，建立降速值、库水位下降阈值以及损伤系数η三者对应关系曲线图；对评价目标进行损伤评价。该方法适用于土石坝。

技术领域

本发明涉及岩土工程监测领域，尤其涉及一种库水位骤降下土石坝损伤评价方法。

背景技术

当水位骤降时，坝体表面的水压荷载虽已卸掉，而由于土的持水作用，坝体内浸润线将高于外坡的水位，产生向下牵引的作用力，对坡体进行侵蚀和掏空，进而造成损伤破坏。上世纪，江西、湖北等地的多个水库在泄洪或是水位骤降时产生上游坡面损伤和破坏，给人民生命财产带来了无比巨大的损失。

长时间正常运行的土石坝库水位速降时，由于土石坝内部孔隙水压力来不及消散，土石坝内部地下水向上游坡面溢出，从而在坝坡内产生渗透力作用下发生损伤，大大降低了土石坝的安全性和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种库水位骤降下土石坝损伤评价方法，用于对土石坝进行损伤评估，提高土石坝的安全性和使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种该库水位骤降下土石坝损伤评价方法，该库水位骤降下土石坝损伤评价方法包括：

步骤S1、确定土石坝的坝壳饱和渗透系数K。

步骤S2、根据上述坝壳饱和渗透系数K，确定与该坝壳饱和渗透系数K相对应的坝壳材料的给水度μ。

步骤S3、根据坝壳饱和渗透系数K以及给水度μ，确定该土石坝的水位速降指标范围。

步骤S4、根据水位速降指标范围，确定评价目标的降速范围。

步骤S5、根据降速范围，选择任意的N个点作为降速值，计算每一个降速值对应的损伤系数η，以及库水位下降阈值。

步骤S6、根据降速值以及库水位下降阈值，建立降速值、库水位下降阈值以及损伤系数η三者对应关系曲线图。

步骤S7、根据降速值、库水位下降阈值以及损伤系数η三者对应关系曲线图，对评价目标进行损伤评价，其中，N为自然数。

步骤S3中，根据如下公式计算速降指标W：

W＝K/μv，

其中K为坝壳饱和渗透系数；μ为给水度，μ＝0.21；v为降速。

步骤S3中，评价目标的水位降速指标范围为大于1且小于40。

速降范围为大于0.0018cm/s且小于0.07cm/s。

当N为5时，选取的降速值分别为0.002cm/s、0.005cm/s、0.008cm/s、0.02cm/s或0.05cm/s。

在步骤S5包括，

步骤S51、根据土石坝中坝壳、心墙以及坝基分别对应的干密度、溶重、粘结力以及内摩擦角建立坝体模型。

步骤S52、根据建立的坝体模型，确定的坝体模型的原始安全系数Fs₀，评价目标的设计安全系数Fs，以及初始库水位高度。

步骤S53、根据每一个降速值，计算出相应的损伤系数η，以及库水位下降阈值。

步骤S5中，根据如下公式计算降速值对应的损伤系数η：