[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

本發明公開了一種基于擬靜力法的重力壩遠場水下爆炸穩定評估方法，主要包括：(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)計算大壩上游表面的超壓及壓力時程曲線，得到作用于壩面的沖量；(3)確定此時沖擊波傳播時間；(4)根據壩體內部沖擊波傳播時間計算等效沖擊荷載；(5)計算等效沖擊力；(6)計算壩體遭受遠場爆炸沖擊荷載作用下的安全系數。本發明能夠通過已知的爆炸參數，綜合考慮水下爆炸沖擊波的傳播特性以及邊界效應，基于擬靜力法快速評估混凝土重力壩遭受遠場爆炸條件下的穩定安全性能，為高壩抗爆安全快速評估提供了新思路。

技術領域

本發明屬于爆炸技術領域，涉及一種基于擬靜力法的重力壩遠場水下爆炸穩定評估方法。

背景技術

炸藥在水下爆炸將對大壩的生命力造成嚴重的威脅，因此，在現有的混凝土重力壩安全評價方法的基礎上，提出的一種基于擬靜力法的重力壩遠場水下爆炸安全評估方法，為高壩抗爆安全快速評估提供了新思路。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種基于擬靜力法的重力壩遠場水下爆炸穩定評估方法，可用于大壩在局部戰爭炸彈襲擊時的穩定安全評估，以便于迅速確定相應的搶險加固措施。

本發明提供的技術方案如下：

一種基于擬靜力法的重力壩遠場水下爆炸穩定評估方法，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；

(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，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。

進一步，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。

進一步，所述步驟(3)中，沖擊波傳播時間的計算公式為：