[發明專利]一種基于擬靜力法的重力壩遠場水下爆炸穩定評估方法

在審

• 申請號: 202111269527.0
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114357690A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 王高輝;黃宇峰;盧文波;嚴鵬;陳明;王洋
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;E02B7/10;G06F119/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李煒

1.一種基于擬靜力法的重力壩遠場水下爆炸穩定評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據大壩庫水深度，假定炸藥起爆距離大于最大水深即為遠場爆炸，其產生的沖擊波作用于壩面時近似平面波；

(2)根據已知的爆炸參數，包括爆炸藥量W和起爆距離R，采用Cole經驗公式及水中爆炸沖擊波在不同介質界面的透反射公式可計算得到壩體上游的超壓p_m以及壓力時程曲線p(t，R)；

(3)根據沖擊波在壩體內部的傳播規律，從能量平衡的角度，認為當沖擊波經透反射傳播至上游壩面透射垂直入射點時，壩體內部的沖量/能量達到最大，此時壩體處于穩定最不利時刻，計算得到沖擊波傳播時間；

(4)在確定了沖擊波在壩體內部的傳播時間、得到沖擊波對重力壩結構的沖量后，再根據沖量定理計算得到等效沖擊荷載p_e；

(5)計算得到等效沖擊荷載后，認為等效沖擊荷載均布于上游壩面，計算等效沖擊力F_e；

(6)根據抗剪斷強度公式計算重力壩的抗滑穩定安全系數，并基于抗滑穩定安全系數進行穩定性評估。

2.根據權利要求1所述的方法，特征在于：所述步驟(2)中，根據Cole經驗公式計算得到上游壩面的超壓和壓力時程曲線：

考慮沖擊波在水和混凝土之間的透反射，計算得到反射之后大壩表面的超壓和壓力時程曲線，根據此時的壓力時程曲線計算沖量：

式中，p′_m、p_m為沖擊波反射前后的超壓，P_a；p′(t，R)、p(t，R)為沖擊波反射前后的壓力時程曲線，P_a；θ為時間衰減常數，s；t為沖擊波傳播時間，s；I為沖擊波對重力壩結構的單位面積的沖量，N·s/m²；W為炸藥質量，kg；R為爆心距，m；(ρC)_水、(ρC)_混分別表示水和混凝土的波阻抗；k，α是與炸藥性能有關的常數，可通過查詢相關資料得到。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(3)中，沖擊波傳播時間的計算公式為：

式中，l表示入射沖擊波經透射傳播至下游壩面，又經反射傳播到上游壩面透射垂直入射點時沖擊波的傳播距離；C表示沖擊波在壩體內部傳播速度，取3500m/s。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(4)中，等效沖擊荷載p_e的計算公式為：

式中，I為沖擊波對重力壩結構的單位面積的沖量，N·s/m²；t為沖擊波傳播時間。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(5)中，等效沖擊力F_e計算公式為：

F_e＝p_eH

式中，p_e為單位面積沖擊荷載，N/m²；H為重力壩高度。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(6)中，抗滑穩定安全系數K′的計算公式為：

式中，G表示壩體的重力；U表示壩基面受到的揚壓力；F_w表示靜水壓力；F_e表示等效沖擊力；A表示壩基接觸面面積；f′、c′分別表示截面的摩擦系數和粘聚力。