[发明专利]一种泥石流沟道侵蚀量的计算方法

摘要

本发明公开了一种泥石流沟道侵蚀量的计算方法，包括以下步骤a、求得泥石流流深hD；b、计算得出沟床湿润锋Zf；c、计算得出泥石流对沟床表面的流动剪应力τd；d、计算法向应力Δσ、切向剪应力Δτ、沟床面下dsc处沟床基质法向应力σbot以及切向剪应力τbot；e、计算沟床基质所受泥石流流动和自重静压产生的驱动力，两侧岩土体因侧向水平应力而产生的抗剪强度；f、计算土体法向应力与孔隙水压力综合作用产生的抗剪强度；g、将泥石流沟床按坡度和沟谷宽度划分为若干段，用沟床侵蚀深度沿沟床长度进行积分。本发明能够对侵蚀深度等物理过程特征进行预测，为防治工程基础埋深的设计提供依据，适应实际工程需求。

主权项

一种泥石流沟道侵蚀量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：a、收集获取泥石流流量Q，测取泥石流沟道宽度B和泥石流平均流速Vm，进而根据公式求得泥石流流深hD；b、根据现场注水试验求得水流平均入渗速度vi和土体渗流系数K*，再根据湿润锋计算公式计算得出沟床湿润锋Zf，其中vi＞K*；c、根据Voellmy模型，考虑颗粒摩擦、碰撞以及浆体的共同作用，收集所需要的参数，根据公式计算得出泥石流对沟床表面的流动剪应力τd；式中，ξ为泥石流紊流系数，单位m/s2，Vm为泥石流平均流速，单位m/s，γm为泥石流重度，单位kN·m‑3，μ为沟床摩擦系数，θ为沟床坡度，单位度，γmvm2/ξ为紊流项，μγmhDcosθ为摩擦项；d、通过公式Δσ＝γmhDcos2θ计算因泥石流自重静压而作用于沟床基质上的法向应力Δσ、通过公式Δτ＝γmhDsinθcosθ计算切向剪应力Δτ、通过公式σbot＝(γmhD+γsdsc)cos2θ计算沟床面下dsc处沟床基质法向应力σbot以及通过公式τbot＝(γmhD+γsdsc)sinθcosθ计算切向剪应力τbot；式中，γs为沟床基质饱和重度，单位kN·m‑3，γm为泥石流重度，单位kN·m‑3；e、计算在侵蚀基准线处沟床基质所受泥石流流动和自重静压产生的驱动力Fd＝τd+τbot，由莫尔‑库伦准则推导出在沟床深度dsc处，其两侧岩土体因侧向水平应力而产生的抗剪强度式中K0为侧压力系数；f、运用孔隙水压力增量公式Δp＝BD(Δσ+ADΔτ)计算沟床孔隙水压力增量，式中AD和BD为孔隙水压力系数；在沟床基质中，由于水流下渗而产生的土体初始孔隙水压力为：pini＝γwZfcos2θ，式中，γw为水体重度，单位kN·m‑3；总孔隙水压力为：ptot＝pini+Δp；由莫尔‑库伦准则推导出土体法向应力与孔隙水压力综合作用产生的抗剪强度g、将泥石流沟床按坡度和沟谷宽度划分为若干段，用沟床侵蚀深度沿沟床长度进行积分，即得到整个沟床的侵蚀总量。