[發明專利]一種飽水狀態下溝道堆積體破壞角的預測方法

有效

• 申請號: 201710588540.X
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107330565B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 屈永平
• 申請（專利權）人: 四川建筑職業技術學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰;劉凱

1.一種飽水狀態下溝道堆積體破壞角的預測方法，震區的泥石流溝包括溝道和在溝道上運動的泥石流體，其特征在于：將震區泥石流的孔隙度應用于泥石流堆積物破壞計算，震區泥石流堆積物破壞預測計算方法如下：

A.通過獲取震區泥石流溝的參數，確定泥石流堆積物堆積厚度h，單位m，通過泥石流溝大比例尺測繪得到溝道的溝道坡度α，單位°，通過泥石流采樣和測量泥石流堆積物容重γ_S，單位KN/m³，泥石流溝道堆積物的孔隙度ε，單位％，泥石流溝道堆積物的內摩擦角θ，單位°；

B.首先，根據震區泥石流固體顆粒在泥石流體中的受力平衡繪制泥石流固體顆粒受力示意圖，分析泥石流固體顆粒運動過程中的驅動力條件和阻力條件；假設震區泥石流溝道坡度為α，泥石流溝道堆積物厚度為h，任意飽和堆積物厚度為△h，泥石流溝道堆積物起動時，堆積物在飽水狀態受到自身自重應力、支持應力；降雨條件下從物理性質、力學平衡等方面改變泥石流物源原有的受力特征，泥石流物源內部應力條件、滲透系數、孔隙比等將直接作用于堆積體的含水量，其中溝道堆積物的動力τ₀阻力σ₀公式表示為：

式中，γ_S為泥石流溝道堆積物容重，單位KN/m³，γ_W為水的容重，單位KN/m³，△h為任意飽水堆積物厚度，單位m，h為堆積厚度，單位m，θ為泥石流堆積物的飽水內摩擦角，單位°，震區內取θ介于35°～45°之間，ε為堆積物的孔隙度，單位％，α₀為泥石流溝道堆積物堆積物飽水狀態下的破壞角，單位°；

然后，溝道堆積物的穩定性主要靠抗剪強度τ_f和剪應力τ維持滑坡堆積體溝道堆積物的平衡關系；泥石流物源在天然自由狀態下時處于平衡狀態，其初始內應力τ₀大于其極限剪切狀態下的剪應力τ_f，即τ₀＞τ_f；由于泥石流物源黏粒含量低，即其內聚力c≈0，泥石流溝道堆積物的抗剪強度公式表示為：

τ_f＝[gΔh(γ_S-hγ_W)(1-ε)tanθcosα₀]tanθ

式中，γ_S為泥石流溝道堆積物容重，單位KN/m³，γ_W為水的容重，單位KN/m³，△h為飽和堆積物任意厚度，單位m，h為堆積厚度，單位m，θ為飽和堆積物的摩擦角，單位°，震區內取θ介于35°～45°之間，ε為堆積物的孔隙度，單位％，震區內取ε介于0.3～0.6之間，α₀為泥石流溝道堆積物堆積物飽水狀態下的破壞角，單位°；

當τ₀＝δ₀和γ_Whsinα₀＝0時，堆積物便進入臨界破壞狀態時的臨界破壞角公式，通過以下公式確定震區泥石流的溝道堆積物在飽水狀態下的破壞角α₀，

tanα₀＝tanθ(γ_S-γ_W)(1-ε)/[γ_S(1-ε)+γ_Wε]

式中，γ_S為泥石流溝道堆積物容重，單位KN/m³，γ_W為水的容重，單位KN/m³，ε為泥石流溝道堆積物的孔隙度，單位％，θ為泥石流堆積物的飽和內摩擦角，單位°，α₀為泥石流溝道堆積物飽水狀態下的破壞角，單位°。

2.根據權利要求1所述的飽水狀態下溝道堆積體破壞角的預測方法，其特征在于：步驟B中確定震區泥石流的溝道堆積物在飽水狀態下的破壞角的公式適用于震區泥石流溝的防治工程設計，將得到的泥石流堆積物破壞角作為泥石流堆積物穩定性研究和防治參數。

3.根據權利要求1所述的飽水狀態下溝道堆積體破壞角的預測方法，其特征在于：步驟B中確定震區泥石流的溝道堆積物在飽水狀態下的破壞角的公式適用于汶川震區黏粒小于0.05mm含量的泥石流溝道堆積物的破壞角預測。