[發(fā)明專利]庫水位驟降下土石壩損傷評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710304765.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN107144508B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜巖;謝謨文;蔣宇靜;李博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 11572 北京卓特專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 段宇

本發(fā)明公開了一種庫水位驟降下土石壩損傷評(píng)價(jià)方法，涉及巖土工程監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，用于提高土石壩的安全性和延長其使用壽命。該方法包括：確定評(píng)價(jià)目標(biāo)的壩殼飽和滲透系數(shù)K；確定與該壩殼飽和滲透系數(shù)K相對(duì)應(yīng)的壩殼材料的給水度μ；確定該評(píng)價(jià)目標(biāo)的水位速降指標(biāo)范圍；確定評(píng)價(jià)目標(biāo)的降速范圍；根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)的降速范圍，選擇任意的N個(gè)點(diǎn)作為降速值，計(jì)算每一個(gè)降速值對(duì)應(yīng)的損傷系數(shù)η，以及庫水位下降閾值；根據(jù)降速值以及庫水位下降閾值，建立降速值、庫水位下降閾值以及損傷系數(shù)η三者對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線圖；對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行損傷評(píng)價(jià)。該方法適用于土石壩。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種庫水位驟降下土石壩損傷評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)

當(dāng)水位驟降時(shí)，壩體表面的水壓荷載雖已卸掉，而由于土的持水作用，壩體內(nèi)浸潤線將高于外坡的水位，產(chǎn)生向下牽引的作用力，對(duì)坡體進(jìn)行侵蝕和掏空，進(jìn)而造成損傷破壞。上世紀(jì)，江西、湖北等地的多個(gè)水庫在泄洪或是水位驟降時(shí)產(chǎn)生上游坡面損傷和破壞，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了無比巨大的損失。

長時(shí)間正常運(yùn)行的土石壩庫水位速降時(shí)，由于土石壩內(nèi)部孔隙水壓力來不及消散，土石壩內(nèi)部地下水向上游坡面溢出，從而在壩坡內(nèi)產(chǎn)生滲透力作用下發(fā)生損傷，大大降低了土石壩的安全性和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種庫水位驟降下土石壩損傷評(píng)價(jià)方法，用于對(duì)土石壩進(jìn)行損傷評(píng)估，提高土石壩的安全性和使用壽命。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種該庫水位驟降下土石壩損傷評(píng)價(jià)方法，該庫水位驟降下土石壩損傷評(píng)價(jià)方法包括：

步驟S1、確定土石壩的壩殼飽和滲透系數(shù)K。

步驟S2、根據(jù)上述壩殼飽和滲透系數(shù)K，確定與該壩殼飽和滲透系數(shù)K相對(duì)應(yīng)的壩殼材料的給水度μ。

步驟S3、根據(jù)壩殼飽和滲透系數(shù)K以及給水度μ，確定該土石壩的水位速降指標(biāo)范圍。

步驟S4、根據(jù)水位速降指標(biāo)范圍，確定評(píng)價(jià)目標(biāo)的降速范圍。

步驟S5、根據(jù)降速范圍，選擇任意的N個(gè)點(diǎn)作為降速值，計(jì)算每一個(gè)降速值對(duì)應(yīng)的損傷系數(shù)η，以及庫水位下降閾值。

步驟S6、根據(jù)降速值以及庫水位下降閾值，建立降速值、庫水位下降閾值以及損傷系數(shù)η三者對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線圖。

步驟S7、根據(jù)降速值、庫水位下降閾值以及損傷系數(shù)η三者對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線圖，對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行損傷評(píng)價(jià)，其中，N為自然數(shù)。

步驟S3中，根據(jù)如下公式計(jì)算速降指標(biāo)W：

W＝K/μv，

其中K為壩殼飽和滲透系數(shù)；μ為給水度，μ＝0.21；v為降速。

步驟S3中，評(píng)價(jià)目標(biāo)的水位降速指標(biāo)范圍為大于1且小于40。

速降范圍為大于0.0018cm/s且小于0.07cm/s。

當(dāng)N為5時(shí)，選取的降速值分別為0.002cm/s、0.005cm/s、0.008cm/s、0.02cm/s或0.05cm/s。

在步驟S5包括，

步驟S51、根據(jù)土石壩中壩殼、心墻以及壩基分別對(duì)應(yīng)的干密度、溶重、粘結(jié)力以及內(nèi)摩擦角建立壩體模型。

步驟S52、根據(jù)建立的壩體模型，確定的壩體模型的原始安全系數(shù)Fs₀，評(píng)價(jià)目標(biāo)的設(shè)計(jì)安全系數(shù)Fs，以及初始庫水位高度。

步驟S53、根據(jù)每一個(gè)降速值，計(jì)算出相應(yīng)的損傷系數(shù)η，以及庫水位下降閾值。

步驟S5中，根據(jù)如下公式計(jì)算降速值對(duì)應(yīng)的損傷系數(shù)η：