[发明专利]粘性泥石流实体拦砂坝稳定性测算方法及其应用

摘要

本发明公开了一种泥石流拦砂坝稳定性测算法。针对现有测算方法存在只考虑最极端情况且无法展示泥石流过程中拦砂坝稳定性的动态变化过程的缺陷，本发明提供了一种能够反映出实体拦砂坝拦截泥石流过程中坝体稳定性的动态变化过程的测算法。本方法首先调查确定实体拦砂坝属于空库过流工况或半库过流工况，再经野外实地调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定工程参数再利用不同工况条件下抗滑移稳定性系数K_c(n‑1)、抗倾覆稳定性系数K_y(n‑1)的计算式测算坝体稳定性。本方法可以具体测算拦砂坝满库过流状态下的稳定性。本发明方法能够为泥石流防治工程参数优化设计、结构安全检算等提供科学依据与参考，避免建造成本浪费，更贴合工程实际，适应实际工程需要。

主权项

1.粘性泥石流实体拦砂坝稳定性测算方法，用于测算实体拦砂坝在空库过流工况或半库过流工况条件下的抗滑移稳定性系数Kc(n‑1)、抗倾覆稳定性系数Ky(n‑1)，其特征在于：调查确定实体拦砂坝属于空库过流工况或半库过流工况；在空库过流工况条件下，经野外实地调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定工程参数，包括拦砂坝基底摩擦系数f、拦砂坝坝顶厚度B、拦砂坝坝高H、迎水面坡比1:m、筑坝材料容重γ_b、泥石流容重γ_c、拦砂坝处初始状态沟道底宽L_i、沟床糙率系数1:n、泥石流平均流量Q、沟道左岸坡比1:M₁、沟道右岸坡比1:M₂、沟道纵比降I、泥石流体内摩擦角建筑物形状系数λ；所述拦砂坝基底摩擦系数f的取值是砂类土取0.4、碎石类土和泥石流堆积取0.5、软质岩取0.4～0.6、硬质岩取0.6～0.7，所述建筑物形状系数λ取值是根据泥石流所挟石块最大颗粒粒径D取值；联立式1.1～式1.10计算第n‑1阵泥石流来流时抗滑移稳定性系数Kc(n‑1)、抗倾覆稳定性系数Ky(n‑1)：式中，f——拦砂坝基底摩擦系数，B——拦砂坝坝顶厚度，单位m，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，H——拦砂坝坝高，单位m，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，m——迎水面坡比倒数，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，γb——筑坝材料容重，单位t·m‑3，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，hi——平均泥深，单位m，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，γc——泥石流容重，单位t·m‑3，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，Li——拦砂坝处初始状态沟道底宽，单位m，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，n——沟床糙率系数倒数，无量纲数，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，Q——泥石流平均流量，单位m3·s‑1，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，M1——沟道左岸坡比倒数，无量纲数，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，M2——沟道右岸坡比倒数，无量纲数，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，I——沟道纵比降，无量纲数，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，——泥石流体内摩擦角，单位°，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，λ——建筑物形状系数，根据泥石流所挟石块最大颗粒粒径D取值；在实体拦砂坝在半库过流工况条件下，进一步确定工程参数，包括库内堆积物容重γ₀、库内堆积厚度h₀、库内堆积物内摩擦角联立式1.1、式2.1～式2.7、式1.3、式1.5、式1.7～式1.10计算第n‑1阵泥石流来流时抗滑移稳定性系数Kc(n‑1)、抗倾覆稳定性系数Ky(n‑1)：式中，γ0——库内堆积物容重，单位t·m‑3，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，h0——库内堆积厚度，单位m，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定，——库内堆积物内摩擦角，单位°，根据野外调查、室内土工试验、拦砂坝设计工程确定。