[發(fā)明專利]一種考慮凍融循環(huán)效應的泥石流防治參數(shù)設計優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910735400.X
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110442985B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設計）人: 楊東旭;游勇;陳曉清;劉建康;熊德清;黃海;孫昊;劉洋
• 申請（專利權）人: 中國地質(zhì)科學院探礦工藝研究所;中國科學院;水利部成都山地災害與環(huán)境研究所
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 張鵬

1.一種考慮凍融循環(huán)效應的泥石流防治參數(shù)優(yōu)化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.依據(jù)巖土工程勘查資料，確定出泥石流溝所在區(qū)域的常年凍土深度h_f、季節(jié)性凍土深度h_s、擬布設工程部位的地基各土層的土力學參數(shù)和泥石流容重、流速、流量運動參數(shù)，所述土力學參數(shù)包括摩擦系數(shù)f、容重γ、內(nèi)摩擦角粘聚力C；

步驟2.根據(jù)防治工程的設防等級和具體防治目標，確定工程的設計使用年限n、工程結構的基底最大設計深度h_dmax和設計荷載P_d及自重G的參數(shù)；

步驟3.由實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計公式(1)，計算在凍融循環(huán)影響下的摩擦系數(shù)衰減率F，計算公式為：

F＝12.037ln(n)-3.7022 (1)

式(1)，F(xiàn)為摩擦系數(shù)隨凍融循環(huán)系數(shù)變化的衰減率，單位為％，n為凍融循環(huán)次數(shù)，每年計為1次；

步驟4.分別計算經(jīng)歷第n次凍融循環(huán)后，季節(jié)性凍土段內(nèi)第i層地基土的摩擦系數(shù)f_ni，再按各土層的厚度加權平均，對整段凍融土體的摩擦系數(shù)進行折減，從而計算出整段季節(jié)性凍土的平均摩擦系數(shù)f_n，計算公式為：

式(2)中，f_0i為防治工程實施前季節(jié)性凍土段內(nèi)第i層地基土的原始摩擦系數(shù)，f_ni為第i層地基土經(jīng)過n次凍融循環(huán)后的摩擦系數(shù)，h_i為第i層地基土的厚度，m為季節(jié)性凍土層總數(shù)，其他參數(shù)意義同前；

步驟5.比較h_f、h_s和h_dmax，確定防治工程基礎穿過的季節(jié)性凍土段厚度h，并按如下情況分別驗算凍融循環(huán)影響下的防治工程的抗滑穩(wěn)定性：

其中，f₁、f₂、f₃分別為根據(jù)防治工程基礎最大深度與凍土層深度的相對關系，計算出的三種綜合摩擦系數(shù)取值，其計算方法為：

式(3)及(4)中，k_c為防治工程抗滑移穩(wěn)定性系數(shù)；∑N為垂直方向作用力的總和，單位kN；∑P為水平方向作用力的總和，單位kN；f_f、f₀分別為常年凍土層和深部非凍土層與防治結構基礎底板之間的摩擦系數(shù)；其他參數(shù)意義同前；

步驟6.比較抗滑穩(wěn)定性系數(shù)k_c和滑移安全系數(shù)k，若k_c≥k，則防治工程抗滑穩(wěn)定性滿足要求，設計完成；若k_c＜k，則不滿足要求，回到步驟2，調(diào)整基底最大設計深度h_dmax、設計荷載P_d及自重G設計參數(shù)，繼續(xù)按折減率進行設計和驗算校核，直至穩(wěn)定性滿足要求。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種考慮凍融循環(huán)效應的泥石流防治參數(shù)優(yōu)化設計方法，其特征在于，本方法應用于高寒、高海拔、高緯度和季節(jié)性凍土區(qū)泥石流、滑坡的地質(zhì)災害防治工程的基礎結構設計中，或者凍融巖土地區(qū)鐵路、公路、水利水電、電力塔臺、房屋建筑的地基與基礎工程的摩擦系數(shù)和抗滑移系數(shù)的設計中。