[發明專利]一種泥石流沖刷橋墩的計算方法

有效

• 申請號: 201711264093.9
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108009363B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 陳克堅;劉發明;游勵暉;徐勇;付剛;李明清;何思明;王東坡
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F111/10
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓

本發明公開了一種泥石流沖刷橋墩的計算方法，包括建立泥石流沖刷橋梁的侵蝕速率公式：假設泥石流是均勻混合物，且在運動過程中處于不可壓縮狀態，引入經驗參數ξ，得到修訂后的侵蝕速率公式；根據泥石流沖刷橋梁確定的工況物理參數完成數值計算：將修訂后的侵蝕速率計算公式轉化為向量形式并進行時間和空間上的離散，確定泥石流的物理參數并進行賦值，采用有限體積法進行通量黎曼問題求解；在x和y方向按照上述離散方程和計算格式分別進行求解，并按照修訂后的侵蝕速率公式進行沖刷條件判斷，從而完成一個計算循環；可視化處理，獲得沖刷信息結果：利用計算機圖形學和圖像處理技術，將計算數據轉換成圖形或圖像輸出，獲得泥石流沖刷橋墩的結論。

技術領域

本發明涉及一種計算方法，特別涉及一種泥石流沖刷橋墩的計算方法。

背景技術

泥石流廣泛分布于我國山區，是破壞力極強的山地災害之一，對山區經濟發展、人民生命財產安全都有著極大的威脅。泥石流暴發時巨大的沖刷作用可能導致橋墩失穩；泥石流淤積會造成橋梁凈空喪失，發生泥石流漫流，使得道路中斷與損毀。國內外對泥石流對橋墩的沖擊作用開展了許多工作，如《考慮彈塑性變形的泥石流大塊石沖擊力計算》(巖石力學與工程學報，2007，26(8):1664-1669)一文中以Hertz接觸理論為基礎，考慮結構的彈塑性特性，給出泥石流大塊石沖擊力的計算方法。但對泥石流沖刷橋墩的研究工作并不多，沒有一個完整的針對泥石流對橋墩沖刷深度的計算方法。

《公路工程水文勘測設計規范》中提出了一個非粘性土河床橋墩局部沖刷的公式：65-1修正式：

當V≤V₀ h_b＝K_ξK_η1B₁^0.6(V-V₀')

當V＞V₀

式中，h_b——橋墩局部沖刷深度(m)；

K_ξ——墩形系數；

K_η1——河床顆粒影響系數；

B₁——橋墩計算寬度(m)；

h_p——一般沖刷后的最大水深(m)；

——河床泥沙平均粒徑(mm)；

n₁——指數；

V——一般沖刷后墩前行近流速(m/s)；

V₀——河床泥沙起動流速(m/s)；

V₀'——墩前泥沙起沖流速(m/s)；

該公式廣泛應用于洪水對橋墩的沖刷計算中，并經驗證具有較高的計算精度。但該公式未考慮泥石流本身特征，如泥石流固液體積分數、顆粒組成比例以及顆粒粒徑大小等等，因此，其計算得到的洪水對橋墩的沖刷數據與真實工況相差較大，無法很好的直接適用于泥石流沖刷橋墩計算中。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種泥石流沖刷橋墩的計算方法，通過理論推導、高精度數值計算、可視化處理等技術獲得泥石流沖刷橋墩的全過程，能夠確定在不同條件、不同位置處橋墩的受沖刷程度，為泥石流災害下橋墩沖刷防治工程設計提供科學依據，且該計算考慮全面，能夠適應工程需要。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：