【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利水电工程与水工建筑物领域，尤其是涉及高含沙河流坝前淤沙压力计算方法。
技术介绍
1、高含沙河流中经常发生高含沙量洪水。高含沙量洪水进入水库以后，库区的水流流态、泥沙运动规律、泥沙沉积以及水库冲淤演变规律、淤积形态和排沙等诸多问题，与其他河流上的水库泥沙问题迥然不同。在河道上筑坝修建水库之后，抬高了侵蚀基准面，库区回水所及范围，使得挟沙水流的流速减缓，输沙能力下降，泥沙逐渐沉积。泥沙淤积将侵占调节库容，降低水库的调节能力，减少工程的效益。泥沙淤积也影响坝前建筑物，包括船闸和引航道、水轮机进口、渠道引水口等，使水库综合效益降低。
2、当前，根据实测数据，某水库坝前泥沙淤积厚度约为10m，某水库坝前泥沙淤积厚度则约为60m，而某未来建成正常运行时的水库坝前泥沙淤积厚度将约为151m。厚淤沙层的存在势必改变库水温度、库水动力特性、大坝上游压力以及基岩渗流特性，同时厚淤沙层与拱坝、库水、地基相互作用也变得异常复杂，使得大坝工程特性与一般工程具有显著区别，具有自身特殊性和复杂性。而目前关于百米级厚淤积条件下淤沙的物理力学特性、淤沙压力及淤沙与坝体的相互作用方面还未见相关的报道。
3、当前高含沙河流大坝在设计时采用半经验半公式的方法。淤沙压力的计算参数则采用经验值。实际上，随着淤沙的淤积固结，淤沙的容重和内摩擦角的逐渐增大，侧压力系数却在减小，使得淤沙压力对坝体的影响也处于一个动态的变化中。
4、如何准确、快速地提出一种长期运行条件下高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，是目前亟待解决的问题，也
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：
3、本专利技术所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，包括以下步骤：
4、s1，获得高含沙河流坝前淤沙颗粒级配曲线，包括颗粒级配曲线和粒径级配表；
5、s2，根据颗粒淤积状态、粒径计算坝前淤沙的稳定干容重；并根据土体的压缩曲线、孔隙比和干容重的换算关系，得到淤沙干容重随时间和沿高程的分布公式；
6、s3，计算坝前淤沙的浮容重和内摩擦角；
7、s4，将淤沙的浮容重和内摩擦角带入主动土压力公式，得到主动极限状态的单宽坝段淤沙水平总压力；
8、s5，依据土压力与挡墙位移关系确定淤沙压力相较于主动土压力的增大系数m；
9、s6，计算坝前淤沙压力。
10、进一步地，所述高含沙河流是指坝前淤沙淤积厚度长期占坝高1/2以上。
11、进一步地，所述稳定干容重包括均匀沙状态下干容重和混合沙状态下干容重，根据颗粒淤积状态、粒径及分布确定使用均匀沙状态下干容重或混合沙状态下干容重。
12、进一步地，所述均匀沙状态下干容重是指根据所述淤沙颗粒级配曲线获取中值粒径d50，结合稳定状态下淤沙颗粒的排列和间距求得单位体积的重量；所述混合沙状态下干容重是指根据颗粒级配曲线获取不同粒径及分布，根据散体堆积力学中体积相等原理求混合沙状态的干容重。
13、进一步地，所述混合沙状态是指淤沙细颗粒随机填充在淤沙粗颗粒之间的状态。
14、进一步地，所述混合沙状态下干容重按照混合沙的颗粒粒径分组，由细到粗按照散体堆积力学中体积相等原理逐步计算得到；各粒径组的干容重视为均匀沙状态下干容重。
15、进一步地，所述淤沙浮容重计算公式为：；其中为淤沙浮容重；为淤沙干容重； e为淤沙孔隙比；为清水容重。
16、进一步地，所述淤沙的内摩擦角为淤沙颗粒斜面与水平面的夹角，由淤沙颗粒淤积稳定状态的排列方式的几何关系计算获得。
17、进一步地，所述淤沙压力若上游面有明显倾斜坡面，则考虑竖向淤沙压力。
18、进一步地，所述坝前淤沙压力包括水平淤沙压力psh和竖向淤沙压力psv；所述水平淤沙压力公式为：；所述竖向淤沙压力公式为：；其中m为增大系数；h为总淤积厚度；dh为淤积厚度的微元；φs为淤沙的内摩擦角；v为单宽倾斜面上淤沙的体积。
19、本专利技术的优点在于综合考虑了坝前淤沙的粒径组分、淤积状态、淤沙浮容重和摩擦角沿淤积高度的关系，提出了长期运行条件下高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，为高含沙河流中水利水电枢纽工程设计准则、设计方法以及安全性与可靠性验证方面提供一定的参考。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述高含沙河流是指坝前淤沙淤积厚度长期占坝高1/2以上。
3.根据权利要求1所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述稳定干容重包括均匀沙状态下干容重和混合沙状态下干容重，根据颗粒淤积状态、粒径及分布确定使用均匀沙状态下干容重或混合沙状态下干容重。
4.根据权利要求3所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述均匀沙状态下干容重是指根据所述淤沙颗粒级配曲线获取中值粒径d50，结合稳定状态下淤沙颗粒的排列和间距求得单位体积的重量；所述混合沙状态下干容重是指根据颗粒级配曲线获取不同粒径及分布，根据散体堆积力学中体积相等原理求混合沙状态的干容重。
5.根据权利要求3所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述混合沙状态是指淤沙细颗粒随机填充在淤沙粗颗粒之间的状态。
6.根据权利要求3所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述混合沙
7.根据权利要求1所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述淤沙浮容重计算公式为：；其中为淤沙浮容重；为淤沙干容重；e为淤沙孔隙比；为清水容重。
8.根据权利要求1所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述淤沙的内摩擦角为淤沙颗粒斜面与水平面的夹角，由淤沙颗粒淤积稳定状态的排列方式的几何关系计算获得。
9.根据权利要求1所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述淤沙压力若上游面有明显倾斜坡面，则考虑竖向淤沙压力。
10.根据权利要求1所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述坝前淤沙压力包括水平淤沙压力PsH和竖向淤沙压力PsV；所述水平淤沙压力公式为：；所述竖向淤沙压力公式为：；其中M为增大系数；H为总淤积厚度；dh为淤积厚度的微元；φs为淤沙的内摩擦角；V为单宽倾斜面上淤沙的体积。
...【技术特征摘要】
1.一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述高含沙河流是指坝前淤沙淤积厚度长期占坝高1/2以上。
3.根据权利要求1所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述稳定干容重包括均匀沙状态下干容重和混合沙状态下干容重，根据颗粒淤积状态、粒径及分布确定使用均匀沙状态下干容重或混合沙状态下干容重。
4.根据权利要求3所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述均匀沙状态下干容重是指根据所述淤沙颗粒级配曲线获取中值粒径d50，结合稳定状态下淤沙颗粒的排列和间距求得单位体积的重量；所述混合沙状态下干容重是指根据颗粒级配曲线获取不同粒径及分布，根据散体堆积力学中体积相等原理求混合沙状态的干容重。
5.根据权利要求3所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算方法，其特征在于：所述混合沙状态是指淤沙细颗粒随机填充在淤沙粗颗粒之间的状态。
6.根据权利要求3所述的一种高含沙河流坝前淤沙压力计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢遵党，李潇旋，宋修昌，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。