CN112432882B - 一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法，包括如下步骤：1)确定淤泥的粘聚力c和内摩擦角
Figure DDA0002785522000000011
2)确定水下淤泥的重度γ；3)确定高压稀释淤泥孔的深度H；4)确定高压稀释淤泥孔内泥浆的密度ρ1；5)对角度α按从0.1°开始，以0.1°增量取值，一直取值到89.9°，形成角度数列；6)确定单位宽度内，水下不稳定体的重量G：7)确定单位宽度内，淤泥孔泥浆对孔壁产生的压力P：8)确定单位宽度内，水下不稳定体的抵抗力R；9)确定单位宽度内，水下不稳定体的失稳力T：10)利用Matlab软件，以数列a为横坐标，数列r和数列t为纵坐标，绘制曲线B和曲线C。

Description

一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法
技术领域
本发明涉及基础建设领域，具体是一种用于预测近海水下高压稀释淤泥孔 稳定角的方法。
背景技术
在近海水下基础建设过程中，经常遇到淤泥等软弱地基，此时采用爆炸挤 淤填石法进行处理是一种较为经济和快速的方法。而该法对周围环境要求较 高，如对海洋鱼类和周围居民等均造成较大的影响，严重者可导致鱼类死亡等。 此时，采用高压水对淤泥进行稀释造孔，然后在孔内进行填石，是一种能够在 周围环境要求较高时代替爆炸挤淤的施工方法。采用高压水稀释淤泥孔时，淤 泥孔壁的自立角度即稳定角度，关系到填石的数量和方法。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种近海水下高压稀释淤泥孔稳 定角预测方法，具有流程性强、使用方便和结果可靠的优点。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种近海水下高压稀释淤泥孔稳 定角预测方法，包括如下步骤：
1)确定淤泥的粘聚力c和内摩擦角
Figure BDA0002785521990000011
2)确定水下淤泥的重度γ；
3)确定高压稀释淤泥孔的深度H；
4)确定高压稀释淤泥孔内泥浆的密度ρ1；
5)对角度α按从0.1°开始，以0.1°增量取值，一直取值到89.9°，形 成角度数列；
6)确定单位宽度内，水下不稳定体的重量G：
Figure BDA0002785521990000021
其中，α为角度，将上述数列a代入到上式的α中，形成数列g；
7)确定单位宽度内，淤泥孔泥浆对孔壁产生的压力P：
Figure BDA0002785521990000022
8)确定单位宽度内，水下不稳定体的抵抗力R：
Figure BDA0002785521990000023
将上述数列g代入到上式的G中，上述数列a代入到上式的α中，形成数 列r；
9)确定单位宽度内，水下不稳定体的失稳力T：
T＝Gsinα
将上述数列g代入到上式的G中，上述数列a代入到上式的α中，形成数 列t；
10)利用Matlab软件，以数列a为横坐标，数列r和数列t为纵坐标，绘 制曲线B和曲线C，若曲线B始终在曲线C上方，则表明近海水下高压稀释淤 泥孔稳定角为90°；若曲线B与曲线C相交，确定出交点对应的角度β，则β 即为淤泥孔稳定角。
在一较佳实施例中：步骤1的具体做法为：在近海水下淤泥地基内取典型 淤泥原状土样，将其密封好，运回土工实验室进行不固结快剪试验，确定出粘 聚力c和内摩擦角
Figure BDA0002785521990000024
在一较佳实施例中：步骤2的具体做法为：利用原状土样，采用环刀法进 行密度测试，分别利用环刀测试出其体积V，利用天平称取其质量m，将质量 除以体积得到其密度ρ，然后乘以重力加速度g得到其重度γ，即，
ρ＝m/V
γ＝ρg
在一较佳实施例中：步骤3的具体做法为：根据近海水下淤泥的处理设计 深度H0，确定淤泥孔的深度H，H＝H0。
在一较佳实施例中：步骤4的具体做法为：在高压稀释淤泥孔内取典型泥 浆样品，利用量筒和天平，分别测量其体积和质量，然后计算出其密度ρ1。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法，具有流程性 强、使用方便和结果可靠的优点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描 述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以 是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以 是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件 内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在 本发明中的具体含义。
一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法，其技术流程为：
1)确定淤泥的粘聚力c和内摩擦角
Figure BDA0002785521990000041
在近海水下淤泥地基内取典型淤泥原状土样，将其密封好，运回土工实验 室进行不固结快剪试验，确定出上述两个指标c和
Figure BDA0002785521990000042
2)确定水下淤泥的重度γ。
利用上述剩余的原状土样，采用环刀法进行密度测试，分别利用环刀测试 出其体积V，利用天平称取其质量m，将质量除以体积得到其密度ρ，然后乘 以重力加速度g得到其重度γ，即，
ρ＝m/V (1)
γ＝ρg (2)
3)确定高压稀释淤泥孔的深度H。
根据近海水下淤泥的处理设计深度H0，确定淤泥孔的深度H，通常H＝H0。
4)确定高压稀释淤泥孔内泥浆的密度ρ1。
在高压稀释淤泥孔内取典型泥浆样品，利用量筒和天平，分别测量其体积 和质量，然后计算出其密度ρ1，或根据经验，取ρ1＝1.20g/cm3。
5)对角度α按从0.1°开始，以0.1°增量取值，一直取值到89.9°，形 成角度数列。
利用Matlab软件，形成上述数列a。
6)确定单位宽度内，水下不稳定体的重量G。
Figure BDA0002785521990000051
其中，α为角度，将上述数列a代入到式(3)α中，形成数列g；
7)确定单位宽度内，淤泥孔泥浆对孔壁产生的压力P。
Figure BDA0002785521990000052
8)确定单位宽度内，水下不稳定体的抵抗力R。
Figure BDA0002785521990000053
将上述数列g代入到式(5)G中，上述数列a代入到式(5)α中，形成 数列r；
9)确定单位宽度内，水下不稳定体的失稳力T。
T＝Gsinα (6)
将上述数列g代入到式(6)G中，上述数列a代入到式(6)α中，形成 数列t；
10)利用Matlab软件，以数列a为横坐标，数列r和数列t为纵坐标，绘 制曲线B和曲线C，若曲线B始终在曲线C上方，则表明近海水下高压稀释淤 泥孔稳定角为90°；若曲线B与曲线C相交，确定出交点对应的角度β，则β 即为淤泥孔稳定角。
实施例1
福建省某近海海湾内采用该发明的方法对水下高压稀释淤泥孔稳定角进 行预测，在近海水下淤泥地基内取典型淤泥原状土样，将其密封好，运回土工 实验室进行不固结快剪试验，确定淤泥的粘聚力c为8kPa，内摩擦角
Figure BDA0002785521990000054
为7°； 利用上述剩余的原状土样，采用环刀法进行密度测试，分别利用环刀测试出其 体积，利用天平称取其质量，将质量除以体积得到其密度，然后乘以重力加速 度得到其重度γ为16.5kN/m3；根据近海水下淤泥的处理设计深度，确定淤泥孔 的深度H为8m；根据经验，取ρ1＝1.20g/cm3；利用Matlab软件，对角度α按从 0.1°开始，以0.1°增量取值，一直取值到89.9°，形成角度数列a；进一步 将上述数列a代入到式(3)α中，形成数列g；确定单位宽度内，淤泥孔泥浆 对孔壁产生的压力P＝376.32kN/m；将上述数列g代入到式(5)G中，上述数 列a代入到式(5)α中，形成数列r；将上述数列g代入到式(6)G中，上 述数列a代入到式(6)α中，形成数列t；利用Matlab软件，以数列a为横 坐标，数列r和数列t为纵坐标，绘制曲线B和曲线C，发现曲线B始终在曲 线C上方，则该近海水下高压稀释淤泥孔稳定角为90°。
实施例2
福建省某近海淤泥地基内建设填石防波堤，采用该发明的方法对水下高压 稀释淤泥孔稳定角进行预测，在近海水下淤泥地基内取典型淤泥原状土样，将 其密封好，运回土工实验室进行不固结快剪试验，确定淤泥的粘聚力c为9kPa， 内摩擦角
Figure BDA0002785521990000061
为6°；利用上述剩余的原状土样，采用环刀法进行密度测试，分 别利用环刀测试出其体积，利用天平称取其质量，将质量除以体积得到其密度， 然后乘以重力加速度得到其重度γ为16.6kN/m3；根据近海水下淤泥的处理设计 深度，确定淤泥孔的深度H为12m；根据经验，取ρ1＝1.20g/cm3；利用Matlab 软件，对角度α按从0.1°开始，以0.1°增量取值，一直取值到89.9°，形 成角度数列a；进一步将上述数列a代入到式(3)α中，形成数列g；确定单 位宽度内，淤泥孔泥浆对孔壁产生的压力P＝846.72kN/m；将上述数列g代入到 式(5)G中，上述数列a代入到式(5)α中，形成数列r；将上述数列g代 入到式(6)G中，上述数列a代入到式(6)α中，形成数列t；利用Matlab 软件，以数列a为横坐标，数列r和数列t为纵坐标，绘制曲线B和曲线C， 发现曲线B始终与曲线C存在交点，确定出交点对应的角度β为49.8°，即该 淤泥孔的稳定角为49.8°。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此 构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法，其特征在于包括如下步骤：
1)确定淤泥的粘聚力c和内摩擦角
Figure FDA0003530169830000014
2)确定水下淤泥的重度γ；
3)确定高压稀释淤泥孔的深度H；
4)确定高压稀释淤泥孔内泥浆的密度ρ1；
5)对角度α按从0.1°开始，以0.1°增量取值，一直取值到89.9°，形成角度数列a；
6)确定单位宽度内，水下不稳定体的重量G：
Figure FDA0003530169830000011
其中，α为角度，将上述角度数列a代入到上式的α中，形成数列g；
7)确定单位宽度内，淤泥孔泥浆对孔壁产生的压力P：
Figure FDA0003530169830000012
8)确定单位宽度内，水下不稳定体的抵抗力R：
Figure FDA0003530169830000013
将上述数列g代入到上式的G中，上述数列a代入到上式的α中，形成数列r；
9)确定单位宽度内，水下不稳定体的失稳力T：
T＝Gsinα
将上述数列g代入到上式的G中，上述数列a代入到上式的α中，形成数列t；
10)利用Matlab软件，以数列a为横坐标，数列r和数列t为纵坐标，绘制曲线B和曲线C，若曲线B始终在曲线C上方，则表明近海水下高压稀释淤泥孔稳定角为90°；若曲线B与曲线C相交，确定出交点对应的角度β，则β即为淤泥孔稳定角。
2.根据权利要求1所述的一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法，其特征在于：步骤1的具体做法为：在近海水下淤泥地基内取典型淤泥原状土样，将其密封好，运回土工实验室进行不固结快剪试验，确定出粘聚力c和内摩擦角
Figure FDA0003530169830000021
3.根据权利要求1所述的一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法，其特征在于：步骤2的具体做法为：利用原状土样，采用环刀法进行密度测试，分别利用环刀测试出其体积V，利用天平称取其质量m，将质量除以体积得到其密度ρ，然后乘以重力加速度g得到其重度γ，即，
ρ＝m/V
γ＝ρg。
4.根据权利要求1所述的一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法，其特征在于：步骤3的具体做法为：根据近海水下淤泥的处理设计深度H0，确定淤泥孔的深度H，H＝H0。
5.根据权利要求1所述的一种近海水下高压稀释淤泥孔稳定角预测方法，其特征在于：步骤4的具体做法为：在高压稀释淤泥孔内取典型泥浆样品，利用量筒和天平，分别测量其体积和质量，然后计算出其密度ρ1。
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