[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

说明书

本发明公开了一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法，主要包括：(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)计算大坝上游表面的超压及压力时程曲线，得到作用于坝面的冲量；(3)确定此时冲击波传播时间；(4)根据坝体内部冲击波传播时间计算等效冲击荷载；(5)计算等效冲击力；(6)计算坝体遭受远场爆炸冲击荷载作用下的安全系数。本发明能够通过已知的爆炸参数，综合考虑水下爆炸冲击波的传播特性以及边界效应，基于拟静力法快速评估混凝土重力坝遭受远场爆炸条件下的稳定安全性能，为高坝抗爆安全快速评估提供了新思路。

技术领域

本发明属于爆炸技术领域，涉及一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法。

背景技术

炸药在水下爆炸将对大坝的生命力造成严重的威胁，因此，在现有的混凝土重力坝安全评价方法的基础上，提出的一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸安全评估方法，为高坝抗爆安全快速评估提供了新思路。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法，可用于大坝在局部战争炸弹袭击时的稳定安全评估，以便于迅速确定相应的抢险加固措施。

本发明提供的技术方案如下：

一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法，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；

(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，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。

进一步，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。

进一步，所述步骤(3)中，冲击波传播时间的计算公式为：