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(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111269527.0 (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 武汉大学 (72)发明人 王高辉 黄宇峰 卢文波 严鹏 陈明 王洋 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 代理人 李炜 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) E02B 7/10(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸 稳定评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于拟静力法的重力坝 远场水下爆炸稳定评估方法, 主要包括: (1)根据 大坝库水深度, 假定炸药起爆距离大于最大水深 即为远场爆炸, 其产生的冲击波作用于坝面时近 似平面波; (2)计算大坝上游表面的超压及压力 时程曲线, 得到作用于坝面的冲量; (3)确定此时 冲击波传播时间; (4)根据坝体内部冲击波传播 时间计算等效冲击荷载; (5)计算等效冲击力; (6)计算坝体遭受远场爆炸冲击荷载作用下的安 全系数。 本发明能够通过已知的爆炸参数, 综合 考虑水下爆炸冲击波的传播特性以及边界效应, 基于拟静力法快速评估混凝土重力坝遭受远场 爆炸条件下的稳定安全性能, 为高坝抗爆安全快 速评估提供了新思路。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 114357690 A 2022.04.15 CN 114357690 A 1.一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法, 其特征在于, 包括以下步 骤: (1)根据大坝库水深度, 假定炸药起爆距离大于最大水深即为远场爆炸, 其产生的冲击 波作用于坝面时近似平面波; (2)根据已知的爆炸参数, 包括爆炸药量W和起爆距离R, 采用Cole经验公式及水中爆炸 冲击波在不同介质界面的透反射公式可计算得到坝体上游的超压pm以及压力时程曲线p (t, R); (3)根据冲击波在坝体内部的传播规律, 从能量平衡的角度, 认为当冲击波经透反射传 播至上游坝面透射垂 直入射点时, 坝体内部的冲量/能量达到最大, 此时坝体处于稳定最不 利时刻, 计算得到冲击波传播时间; (4)在确定了冲击波在坝体内部的传播 时间、 得到冲击波对重力坝结构的冲量后, 再根 据冲量定理计算得到等效冲击荷载pe; (5)计算得到等效冲击荷载后, 认为 等效冲击荷载均布于上游坝面, 计算 等效冲击力Fe; (6)根据抗剪断强度公式计算重力坝的抗滑稳定安全系数, 并基于抗滑稳定安全系数 进行稳定性评估。 2.根据权利 要求1所述的方法, 特征在于: 所述步骤(2)中, 根据Cole经验公式计算得到 上游坝面的超压和压力时程曲线: 考虑冲击波在水和混凝土之间的透反射, 计算得到反射之后大坝表面的超压和压力时 程曲线, 根据此时的压力时程曲线计算冲量: 式中, p′m、 pm为冲击波反射前后的超压, Pa; p′(t, R)、 p(t, R)为冲击波反射前后的压力 时程曲线, Pa; θ为时间衰减常数, s; t为冲击波传 播时间, s; I为冲击波对重力坝结构的单位 面积的冲量, N ·s/m2; W为炸药质量, kg; R为爆心距, m; ( ρ C)水、 ( ρ C)混分别表示水和混凝土的 波阻抗; k, α 是与炸药性能有关的常数, 可通过查询 相关资料得到。 3.根据权利要求1所述的方法, 其特征在于: 所述步骤(3)中, 冲击波传播时间的计算公 式为: 式中, l表示入射冲击波经透射传播至下游坝面, 又经反射传播到上游坝面透射垂直入 射点时冲击波的传播距离; C表示冲击波在 坝体内部传播速度, 取3 500m/s。权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 114357690 A 24.根据权利要求1所述的方法, 其特征在于: 所述步骤(4)中, 等效冲击荷载pe的计算公 式为: 式中, I为冲击波对重力坝结构的单位 面积的冲量, N ·s/m2; t为冲击波传播时间。 5.根据权利要求1所述的方法, 其特 征在于: 所述 步骤(5)中, 等效冲击力Fe计算公式为: Fe=peH 式中, pe为单位面积冲击荷载, N/m2; H为重力坝高度。 6.根据权利 要求1所述的方法, 其特征在于: 所述步骤(6)中, 抗滑稳定安全系数K ′的计 算公式为: 式中, G表示坝 体的重力; U表示坝 基面受到的扬压力; Fw表示静水压力; Fe表示等效冲击 力; A表示坝基接触面 面积; f′、 c′分别表示截面的摩擦系数和粘聚力。权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 114357690 A 3
专利 一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法
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