考虑颗粒组成的碎屑流自然堆积形态特征参数确定方法技术

本发明专利技术提供了一种考虑颗粒组成的碎屑流自然堆积形态特征参数确定方法，包括：步骤1，根据碎屑流样品的颗粒级配数据，获取碎屑流颗粒粒径分布参数；步骤2，在步骤1的基础上将碎屑流颗粒粒径分布参数带入堆积形态特征参数计算式，得到碎屑流自然堆积形态特征参数L

【技术实现步骤摘要】
考虑颗粒组成的碎屑流自然堆积形态特征参数确定方法


[0001]本专利技术属于山地灾害防治领域，特别涉及一种考虑颗粒组成的碎屑流自然堆积形态特征参数的确定方法。

技术介绍

[0002]松散堆积体是一种因地质或人为作用行成的非连续性的岩土介质。通常具有空间力学性能差异明显的特征。近年来，越来越多的铁路、桥梁、隧道等基础设施的建设逐步推进，工程建设中产生了的大量的松散堆积体，行成上百米厚的松散堆积体，一旦失稳，将行成大规模的滑坡碎屑流地质灾害，对碎屑流运动路径上的房屋等造成毁灭性的破坏。因此在有限的空间范围内布置防护结构成为了碎屑流防护工程设计的重要课题。而碎屑流的最大自然堆积长度、宽度及堆积厚度等参数是碎屑流防护工程设计的最主要的参数，直接关系到了碎屑流防护工程设计的防护高度，尺寸等特征参数的确定，为此碎屑流的自然堆积形态特征参数的研究工作具有十分重要的现实意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种考虑颗粒组成的碎屑流自然堆积形态特征参数确定方法，以解决至少一个上述技术问题。
[0004]为解决上述问题，作为本专利技术的一个方面，提供了一种考虑颗粒组成的碎屑流自然堆积形态特征参数确定方法，包括：
[0005]步骤1，根据碎屑流样品的颗粒级配数据，获取碎屑流颗粒粒径分布参数；
[0006]步骤2，碎屑流自然堆积特征参数与碎屑流颗粒粒径分布参数的关系式如下式1
‑
3，包括最大堆积长度L
max
、最大堆积宽度B
max
和最大堆积厚度z
max
，其关系式分别为：
[0007]L
max
＝1.42D
c
+169.61 (式1)
[0008]B
max
＝2.14D
c
+111.23
ꢀꢀ
(式2)
[0009]z
max
＝
‑
0.17D
c
+22.02
ꢀꢀ
(式3)
[0010]其中，
[0011]D
c
为碎屑流的颗粒组成特征粒径(单位：mm)；
[0012]L
max
为碎屑流堆积体的最大堆积长度(单位：cm)；
[0013]B
max
为碎屑流堆积体的最大堆积宽度(单位：cm)；
[0014]z
max
为碎屑流堆积体的最大堆积厚度(单位：cm)；
[0015]优选地，碎屑流的颗粒组成特征粒径为D
c
，其可以先通过室内筛分得到碎屑流各个粒径段的颗粒的质量百分比，然后再根据下式计算得到：
[0016]P(＞D)＝CD
‑
μ
exp(
‑
D/D
c
)
ꢀꢀ
(式4)
[0017]其中，P(>D)是大于某粒径D(单位：mm)的颗粒百分比，C、μ、D
c
(单位：mm)分别是碎屑流颗粒粒径分布参数，其确定方法为在matlab中在curve fitting tool模块中自定义公式处输入式4，通过curve fitting tool拟合工具计算得出。
[0018]优选地，还包括误差分析步骤:将根据式1～3计算的结果与实际试验结果通过下式计算数据的相对误差χ(单位：％)：
[0019][0020]式5中试验测量值包括样品1～样品5的碎屑流的自然堆积形态特征参数L
max
、B
max
、z
max
。
[0021]本专利技术中的碎屑流堆积体特征参数确定模型的计算值与实际测量值之间的总体误差较小，测量值与理论模型计算值基本一致。因此在实际工程设计时可以通过本文确定的自然堆积形态特征参数来确定碎屑流的影响范围，从而更为精确的确定防护工程的布置范围，降低工程成本。
附图说明
[0022]图1是碎屑流堆积体各参数及坐标系示意图。
具体实施方式
[0023]以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0024]下面，以一个优选的实施例，对本专利技术进行详细说明。
[0025](A)碎屑流颗粒粒径分布参数获取
[0026]为了验证模型的准确性本文选取了5种碎屑流样品进行室内筛分，将碎屑流样品的颗粒级配数据输入matlab中，然后在curve fitting tool的自定义公式处输入式7，通过curve fitting tool拟合工具计算得到碎屑流的颗粒粒径分布参数，其具体的颗粒级配及颗粒粒径分布参数如表1所示。
[0027]表1碎屑流样品的颗粒级配及颗粒粒径分布参数表
[0028][0029](B)实验测量值
[0030]为了验证模型的准确性，本专利将表1中的碎屑流样品进行室内模型实验，得到不同颗粒组成下碎屑流的自然堆积形态特征参数的实际测量值，具体如表2所示。
[0031]表2不同颗粒组成碎屑流自然堆积形态特征参数实测值
[0032][0033](C)模型计算值
[0034]为了验证模型的准确性，本专利将表1中碎屑流的颗粒粒径分布数据D
c
值代入式1～3计算碎屑流自然堆积体的特征参数，其具体的计算结果如表3所示。
[0035]表3不同颗粒组成碎屑流自然堆积形态特征参数计算值
[0036][0037](D)误差分析
[0038]为了能准确分析碎屑流堆积体特征参数计算模型的准确性，本文将对表3模型计算结果与实际试验结果进行分析，探究数据的准确性。其数据的相对误差χ(单位：％)通过式5来确定。
[0039][0040]式5中试验值包括样品1～样品5的实验测量值L
max
、B
max
、z
max
、x
c
、y
c
，其值取自表2，而式8中的计算值也包括样品1
‑
样品5的模型的计算值L
max
、B
max
、z
max
、x
c
、y
c
，其值分别取自表3，应用式5计算得到堆积形态各特征参数确定模型的相对误差如表4所示。
[0041]表4不同颗粒组成碎屑流自然堆积形态特征参数实测值和计算值误差
[0042][0043]从表4发现碎屑流堆积体特征参数确定模型的计算值与实测值之间最大误差为6.97％，总体误差较小，特征参数实测值与理论值基本一致，故模型可以用于指导工程实践。
[0044]以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑颗粒组成的碎屑流自然堆积形态特征参数确定方法，其特征在于，包括：步骤1，根据碎屑流样品的颗粒级配数据，获取碎屑流颗粒粒径分布参数；步骤2，将步骤1中的碎屑流样品室内模型实验，得到碎屑流的最大自然堆积形态特征参数；L
max
＝1.42D
c
+169.61
ꢀꢀ
(式1)B
max
＝2.14D
c
+111.23
ꢀꢀ
(式2)z
max
＝
‑
0.17D
c
+22.02
ꢀꢀ
(式3)其中，D
c
为碎屑流体的颗粒组成特征粒径(单位：mm)；L
max
为碎屑流堆积体的最大堆积长度(单位：cm)；B
max
为碎屑流堆积体的最大堆积宽度(单位：cm)；z
max
为碎屑流堆积体的最大堆积...

【专利技术属性】
技术研发人员：游勇，刘洋，柳金峰，赵曙熙，刘林，
申请(专利权)人：中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：发明
国别省市：