(19)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 202210758151.8 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 成都理工大 学 地址 610059 四川省成 都市成华区二仙桥 东三路1号 申请人 华能西藏 雅鲁藏布江水电开发投资 有限公司 (72)发明人 常鸣　朱习松　范宣梅　姚林林　 刘本银　 (74)专利代理 机构 成都天嘉专利事务所(普通 合伙) 5121 1 专利代理师 赵凯 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种溃决型泥 石流堰塞体稳定性计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种溃决型泥石流堰塞体稳 定性计算方法， 属于泥石流防治工程技术领域， 其特征在于， 包括以下步骤： S  1、 建立堰塞体在 漫顶冲刷时的受力模型； S2、 计算坡面流体对堰 塞体沿坡面向下的启 动应力τ； S3、 计算堰塞体 对坡面流体沿坡面向上的抵抗应力τf； S4、 定义 稳定性系数Fs， 当沿坡面向下的启动应力τ大于 沿坡面向上的抵抗应力τf时， 判断为堰塞体失 稳。 本发明考虑了泥石流沟道内形成的天然 堰塞 体在降雨及汇流作用下的启动破坏的动力学特 征， 选择坡表颗粒进行力学平衡分析， 提高了计 算准确度， 能够为溃决型泥石流灾害的危险性评 估及防治提供更合理准确的依据， 具有良好的普 适性。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115270418 A 2022.11.01 CN 115270418 A 1.一种溃决型泥 石流堰塞体稳定性计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 获取堰塞体的基本资料， 建立堰塞体在漫顶冲刷时的受力模型； S2、 计算坡面 流体对堰塞体沿坡面向下的启动应力 τ； S3、 计算堰塞体对 坡面流体沿坡面向上的抵抗应力 τf； S4、 判别堰塞体稳定性， 将沿坡面 向上的抵抗应力τf与沿坡面向下的启动应力τ 的比值 定义为稳定性系数Fs， 当沿坡面向下的启动应力 τ大于沿坡面向上的抵抗应力 τf时， 判断为 堰塞体失稳。 2.根据权利要求1所述的一种溃决型泥石流堰塞体稳定性计算方法， 其特征在于： 所述 步骤S1中， 获取堰塞体的基本资料具体是指通过野外调查获取堰塞体重度 γs、 堰塞体坡面 倾角 θ、 堰塞体内摩擦角 堰塞体颗粒直径d、 启动水深h和水的重度γw。 3.根据权利要求1所述的一种溃决型泥石流堰塞体稳定性计算方法， 其特征在于： 所述 步骤S1中， 建立堰塞体在漫顶冲刷时的受力模型具体是指对堰塞体颗粒进行受力分析， 建 立受力模型， 堰塞体颗粒受力包括水下重力G＇ 、 坡面摩擦力f、 流体对堰塞体颗粒的拖拽力 FD和扬压力Fy。 4.根据权利要求1所述的一种溃决型泥石流堰塞体稳定性计算方法， 其特征在于： 所述 步骤S2中， 沿坡面向下的启动应力 τ 通过式1进行计算； τ ＝FD+G′sinθ        式1 式中： τ 为沿坡面向下的启动应力， kPa； FD为流体对堰塞体颗粒的拖拽力， kPa； G＇ 为水下重力， kPa； θ 为堰塞体坡面 倾角，°； 其中， 流体对堰塞体颗粒的拖拽力FD通过式2进行计算， 水 下重力G＇ 通过式3进行计算； 式中： CD为阻力系数， 取0.712， 无量纲； d为堰塞体颗粒直径， m； γw为水的重度， k N/m3； v为漫顶流体流速， m/s； g为重力加速度， 取9.8m/s2； γs为堰塞体重度， k N/m3。 5.根据权利要求1所述的一种溃决型泥石流堰塞体稳定性计算方法， 其特征在于： 所述 步骤S3中， 沿坡面向上的抵抗应力 τf通过式4进行计算； τf＝f+Fysinθ    式4 式中：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270418 A 2τf为沿坡面向上的抵抗应力， kPa； f为坡面摩擦力， kPa； Fy为扬压力， kPa； θ 为堰塞体坡面 倾角，°； 其中， 坡面摩擦力f通过式5进行计算， 扬压力Fy通过式6进行计算； 式中： d为堰塞体颗粒直径， m； γs为堰塞体重度， k N/m3； γw为水的重度， k N/m3； θ 为堰塞体坡面 倾角，°； 为堰塞体内摩擦角， °。 6.根据权利要求1所述的一种溃决型泥石流堰塞体稳定性计算方法， 其特征在于： 所述 步骤S4中， 稳定性系数 Fs通过式7进行计算； 式中： Fs为稳定性系数； τf为沿坡面向上的抵抗应力， kPa； τ 为沿坡面向下的启动应力， kPa。 所述漫顶流体流速v 采用临界启动流速公式计算获得； 式中： v为漫顶流体流速， m/s； F为经验系数， 无量纲； 当F＝10.01时， 为个别泥沙启动； 当F＝10.7时， 为少量泥沙启 动； 当F＝1 1.7时， 形成泥 石流； ε为床面泥沙 颗粒相对暴露度系数， 取值 为0‑1， 无量纲； λ为床面砂粒间的摩擦系数， 取值 为0.63， 无量纲； θ 为堰塞体坡面 倾角，°； d为堰塞体颗粒直径， m； k为糙率尺寸， m； 根据床沙级配中的代 表粒径确定； h为启动水深， m。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270418 A 3