[發明專利]一種防波堤拋石擠淤效果測定方法

有效

• 申請號: 201810993090.7
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109282737B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 劉鑫;盛柯;孫東寧;冷新亮;吳斯;宋琳;洪寶寧
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;G01B7/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 祁文彥

1.一種防波堤拋石擠淤效果測定方法，包括以下步驟：

步驟一、防波堤分段劃分并建立坐標系：1)將防波堤沿其長度方向進行等間距劃分，分為N段，N大于或等于2，選取每一段防波堤的堤高最高的斷面作為測量斷面；

2)建立三維直角坐標系OXYZ，X為沿防波堤的縱向，即沿防波堤的長度方向；Y為垂直防波堤的橫向，即沿防波堤的寬度方向；Z為垂直海面的豎向；

步驟二、確定測量桿位置并建立虛擬軌道：1)在防波堤兩側豎直設置第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃，其中，第一測量桿G₁位于防波堤的一側，第二測量桿G₂和第三測量桿G₃位于防波堤的另一側；測量系統包括第一測量桿G₁和第二測量桿G₂，標定系統包括第二測量桿G₂和第三測量桿G₃；第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃均為由多節測量桿單元組成的桿件，第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃最上節測量桿單元的頂點分別記為A、B、C，利用衛星導航系統確定A、B、C三點的位置坐標，分別記為(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂)，(x₃,y₃,z₃)；

第一測量桿G₁與堤頂的水平距離為a，第一測量桿G₁、第二測量桿G₂與堤底兩邊預留的距離為b，k為防波堤兩側的坡比，H為堤身的高度，調整a值，滿足條件：

2)設定第一測量桿G₁最上節測量桿單元頂點A在XOZ平面上的虛擬軌道為在XOY平面上的虛擬軌道為

設定第二測量桿G₂最上節測量桿單元頂點B在XOZ平面上的虛擬軌道為在XOY平面上的虛擬軌道為

第二測量桿G₂和第三測量桿G₃中心連線與防波堤縱向平行,將三根測量桿運送至預定虛擬軌道的指定點，第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃的每個測量桿單元中均設置有電容元件，采用雙線接法將每個電容元件與測量儀表相連，并在每節測量桿單元的上端設置總線接頭，相鄰兩個測量桿單元通過一個套管連接，每個套管長度為l_t，每節測量桿單元的長為l_m，每節測量桿單元每隔一定距離布置一個電容元件，利用套管及螺栓連接固定每節測量桿單元，第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃的長度均為L，滿足條件L≥H；

步驟三、布置G₁、G₂測量系統與G₂、G₃標定系統：第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃最上節測量桿單元的頂點A、B、C為虛擬軌道定位校準點，調整第一測量桿G₁、第二測量桿G₂的y值使第一測量桿G₁、第二測量桿G₂沿虛擬縱向軌道滑動，第一測量桿G1、第二測量桿G2滿足條件：|y₁-y₂|≤0.1m,|z₁-z₂|≤0.1m；

第二測量桿G₂、第三測量桿G₃滿足：|y₂-y₃|＝1m,|x₂-x₃|≤0.1m,|z₂-z₃|≤0.1m；

通過液壓裝置壓力調節將第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃以固定速度v插入水中，直至最下端的測量桿單元下端點到達持力層上表面；設定第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃的土層以上部分與插入土層中桿長之比α，控制第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃與Z軸線夾角β；

步驟四、系統調試并標定材料電容：1)第一測量桿G₁、第二測量桿G₂和第三測量桿G₃安放到位后，為避免出現擊穿現象，輸入頻率為10MHz的交流電，電壓為U，記錄每個電容元件示數，觀察各點電容元件示數有無變化，若有變化則該點工作正常，反之則該點損壞需更換相應的測量桿；

2)利用第二測量桿G₂和第三測量桿G₃進行試測確保測量設備正常工作，記錄每個電容元件示數，反復試驗并取其平均值，作為電容元件所處土層的參數，標定單位長度土層的電容值M_n，n＝1，2，3…；同樣對堤底含淤泥拋石層進行標定，根據總電容及堤底設計距離確定單位長度電容值，反復試驗取其平均值，標定其單位長度電容為N₁；

步驟五、搜索并確定上下界面與左右界面：1)利用第一測量桿G₁、第二測量桿G₂組成的測量系統，對設計堤底高程以下部分進行測量，對有數據的測量點從上而下進行編號為：C₁,C₂…C_n,C_n+1，當C_n+1與C_n差值首次穩定時，將兩根測量桿同時緩慢升高，直至C_n+1與C_n的差值出現變化時，此時C_n所在水平線即為下界面，上界面即為水位線，依次讀取堤底高程以下每層的電容值C_n，n＝1，2，3…；

2)左、右界面即為第一測量桿G₁、第二測量桿G₂所在直線；

步驟六、斷面擠淤面積計算：兩根測量桿間的距離固定為D，根據下列公式：

計算每層拋石區域的長度Y_n，利用分層求和的方法計算擠淤部分面積其中，Y_n為每層拋石區域的長度，X_n為每層土層長度；

步驟七、繪制以端點為堤底中點的垂直線，在該垂直線上每隔一個層高的距離向兩邊作延長Y_n/2的延長線，依次連接左側端點與右側端點，初步繪制出拋石擠淤形狀；

計算堤身高度與拋石擠淤深度之比H/h，其中h＝0.25(n-1)m；

計算實際拋石擠淤面積與設計拋石擠淤面積之比η，其中S_設為斷面預計拋石擠淤面積；

步驟八、建立綜合評價體系：

根據如下拋石擠淤效果綜合評價表寫出綜合評價系數為R＝[0.3,0.2,0.5],G＝W·R，若G值滿足條件2G≤3，則擠淤效果等級為A級；若G值滿足條件1G≤2，則擠淤效果等級為B級；若G值滿足條件0G≤1，則擠淤效果等級為C級；

拋石擠淤效果綜合評價表

評估得分	0分	1分	2分	3分
擠淤形狀	未定型	三角形	梯形	半橢圓
H/h	0～2及15	2-5	5-10	10-15
η	0～0.3及1.2	0.3～0.6	0.6～0.8	0.8～1.2

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