[发明专利]一种防波堤抛石挤淤效果测定方法

摘要

本发明公开了一种防波堤抛石挤淤效果测定方法。基于等距离划分原则对防波堤进行分割，根据堤型与堤身高度确定测量断面；采用虚拟轨道控制整个系统，根据先标定后测量的原则，并基于土体介电特性，分别对土层，水，石块进行标定，确定材料单位长度电容值；利用电容大小与材料长度成正比的规律，计算出每层材料区域长度；根据计算结果绘制抛石挤淤形态，计算抛石挤淤面积，通过与设计图纸的对比分析，最终建立防波堤抛石挤淤效果测定方法。该方法具有简单易行，低成本的特点。可广泛适用于防波堤抛石挤淤效果评估。

主权项

1.一种防波堤抛石挤淤效果测定方法，包括以下步骤：步骤一、防波堤分段划分并建立坐标系：1)将防波堤沿其长度方向进行等间距划分，分为N段，N大于或等于2，选取每一段防波堤的堤高最高的断面作为测量断面；2)建立三维直角坐标系OXYZ，X为沿防波堤的纵向，即沿防波堤的长度方向；Y为垂直防波堤的横向，即沿防波堤的宽度方向；Z为垂直海面的竖向；步骤二、确定测量杆位置并建立虚拟轨道：1)在防波堤两侧竖直设置第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3，其中，第一测量杆G1位于防波堤的一侧，第二测量杆G2和第三测量杆G3位于防波堤的另一侧；测量系统包括第一测量杆G1和第二测量杆G2，标定系统包括第二测量杆G2和第三测量杆G3；第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3均为由多节测量杆单元组成的杆件，第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3最上节测量杆单元的顶点分别记为A、B、C，利用卫星导航系统确定A、B、C三点的位置坐标，分别记为(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)；第一测量杆G₁与堤顶的水平距离为a，第一测量杆G₁、第二测量杆G₂与堤底两边预留的距离为b，m为防波堤两侧的坡比，H为堤身的高度，调整a值，满足条件：2)设定第一测量杆G₁最上节测量杆单元顶点A在XOZ平面上的虚拟轨道为在XOY平面上的虚拟轨道为设定第二测量杆G₂最上节测量杆单元顶点B在XOZ平面上的虚拟轨道为在XOY平面上的虚拟轨道为第二测量杆G2和第三测量杆G3中心连线与防波堤纵向平行，将三根测量杆运送至预定虚拟控制轨道的指定点，第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3的每个测量杆单元中均设置有电容元件，采用双线接法将每个电容元件与测量仪表相连，并在每节测量杆单元的上端设置总线接头，相邻两个测量杆单元通过一个套管连接，每个套管长度为lt，每节测量杆单元的长为lm，每节测杆单元每隔一定距离布置一个电容测量元件，利用套管及螺栓连接固定每节测量杆单元，第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3的长度均为L，满足条件L≥H；步骤三、布置G1、G2测量系统与G2、G3标定系统：第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3最上节测量杆单元的顶点A、B、C为虚拟轨道定位校准点，调整第一测量杆G1、第二测量杆G2的y值使第一测量杆G1、第二测量杆G2沿虚拟纵向轨道滑动，第一测量杆G1、第二测量杆G2满足条件：|y1‑y2|≤0.1m，|z1‑z2|≤0.1m；第二测量杆G2、第三测量杆G3满足：|y2‑y3|＝1m，|x2‑x3|≤0.1m，|z2‑z3|≤0.1m；通过液压装置压力调节将第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3以固定速度v插入水中，直至最下端的测量杆单元下端点到达持力层上表面；设定第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3的土层以上部分与插入土层中杆长之比α，控制第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3与Z轴线夹角β；步骤四、系统调试并标定材料电容：1)第一测量杆G1、第二测量杆G2和第三测量杆G3安放到位后，为避免出现击穿现象，输入频率为10MHz的交流电，电压为U(V)，记录每个电容元件示数，观察各点电容元件示数有无变化，若有变化则该点工作正常，反之则该点损坏需更换相应的测量杆；2)利用第二测量杆G2和第三测量杆G3进行试测确保测量设备正常工作，记录每个电容元件示数，反复试验并取其平均值，作为最终该层的土层参数，标定单位长度土层的电容值Mn(n＝1，2，3…)；同样对堤底含淤泥抛石层进行标定，根据总电容及堤底设计距离确定单位长度电容值，反复试验取其平均值，标定其单位长度电容为N1；步骤五、搜索并确定上下界面与左右界面：1)利用第一测量杆G1、第二测量杆G2组成的测量系统，对设计堤底高程以下部分进行测量，对有数据的测量点从上而下进行编号为：C1，C2…Cn，Cn+1，当Cn+1与Cn差值首次稳定时，将两根测杆同时缓慢升高，直至Cn+1与Cn且差值出现变化时，此时Cn所在水平线即为下界面，上界面即为水位线，依次读取堤底高程以下每层的电容值Cn(n＝1，2，3…)；2)左、右界面即为第一测量杆G1、第二测量杆G2所在直线；步骤六、断面挤淤面积计算：两根测杆间的距离固定为D，根据下列公式：计算每层抛石区域的长度Y_n，利用分层求和的方法计算挤淤部分面积其中，Y_n为每层抛石区域的长度，X_n为每层土层长度；步骤七、绘制以端点为堤底中点的垂直线，在该垂直线上每隔一个层高的距离向两边作延长Yn/2的延长线，依次连接左侧端点与右侧端点，初步绘制出抛石挤淤形状；计算堤身高度与抛石挤淤深度之比H/h，其中h＝0.25(n‑1)m；计算实际抛石挤淤面积与设计抛石挤淤面积之比η，其中S_设为断面预计抛石挤淤面积；步骤八、建立综合评价体系：根据抛石挤淤效果综合表(表1)写出综合评价系数为R＝[0.3，0.2，0.5]，G＝W·R，根据G值判定抛石挤淤效果等级，A‑2＜G≤3，B‑1＜G≤2，C‑0＜G≤1；抛石挤淤效果综合评价表