[发明专利]一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法

权利要求书

1.一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据大坝库水深度，假定炸药起爆距离大于最大水深即为远场爆炸，其产生的冲击波作用于坝面时近似平面波；

(2)根据已知的爆炸参数，包括爆炸药量W和起爆距离R，采用Cole经验公式及水中爆炸冲击波在不同介质界面的透反射公式可计算得到坝体上游的超压p_m以及压力时程曲线p(t，R)；

(3)根据冲击波在坝体内部的传播规律，从能量平衡的角度，认为当冲击波经透反射传播至上游坝面透射垂直入射点时，坝体内部的冲量/能量达到最大，此时坝体处于稳定最不利时刻，计算得到冲击波传播时间；

(4)在确定了冲击波在坝体内部的传播时间、得到冲击波对重力坝结构的冲量后，再根据冲量定理计算得到等效冲击荷载p_e；

(5)计算得到等效冲击荷载后，认为等效冲击荷载均布于上游坝面，计算等效冲击力F_e；

(6)根据抗剪断强度公式计算重力坝的抗滑稳定安全系数，并基于抗滑稳定安全系数进行稳定性评估。

2.根据权利要求1所述的方法，特征在于：所述步骤(2)中，根据Cole经验公式计算得到上游坝面的超压和压力时程曲线：

考虑冲击波在水和混凝土之间的透反射，计算得到反射之后大坝表面的超压和压力时程曲线，根据此时的压力时程曲线计算冲量：

式中，p′_m、p_m为冲击波反射前后的超压，P_a；p′(t，R)、p(t，R)为冲击波反射前后的压力时程曲线，P_a；θ为时间衰减常数，s；t为冲击波传播时间，s；I为冲击波对重力坝结构的单位面积的冲量，N·s/m²；W为炸药质量，kg；R为爆心距，m；(ρC)_水、(ρC)_混分别表示水和混凝土的波阻抗；k，α是与炸药性能有关的常数，可通过查询相关资料得到。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，冲击波传播时间的计算公式为：

式中，l表示入射冲击波经透射传播至下游坝面，又经反射传播到上游坝面透射垂直入射点时冲击波的传播距离；C表示冲击波在坝体内部传播速度，取3500m/s。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，等效冲击荷载p_e的计算公式为：

式中，I为冲击波对重力坝结构的单位面积的冲量，N·s/m²；t为冲击波传播时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，等效冲击力F_e计算公式为：

F_e＝p_eH

式中，p_e为单位面积冲击荷载，N/m²；H为重力坝高度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(6)中，抗滑稳定安全系数K′的计算公式为：

式中，G表示坝体的重力；U表示坝基面受到的扬压力；F_w表示静水压力；F_e表示等效冲击力；A表示坝基接触面面积；f′、c′分别表示截面的摩擦系数和粘聚力。