(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 202211010159.2 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 中国电建集团西北勘测设计 研究院 有限公司 地址 710000 陕西省西安市雁塔区丈 八东 路18号 (72)发明人 王有林　赵中强　曹钧恒　包健　 许晓霞　赵悦　张盼　梁海　 赵志祥　 (74)专利代理 机构 北京维创华成知识产权代理 事务所(普通 合伙) 16094 专利代理师 徐敏杰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种泥石流冲刷模型建立方法与系统 (57)摘要 本发明涉及一种泥石流冲刷模型建立方法 与系统， 包括： 根据沟床饱和基质深度、 泥石 流流 深和沟床坡度确定沟床堆积物的法向剪应力和 切向剪应力； 根据孔隙水压力和屈服应力确定泥 石流流速； 根据泥石流流速确定泥石流对沟床表 面的流动剪切力； 根据流动剪切力、 法向剪应力 和切向剪应力确定顶层土体安全系数和底层土 体稳定性安全系数； 当顶层土体安全系数和底层 土体稳定性安全系数在预设范围内时， 使用冲刷 模型确定泥石流侵蚀深度。 本发 明考虑了沟床物 质在因流动剪应力和自重 静压带来的应力增加， 能够更加准确的反应泥石流的侵蚀深度， 为防治 工程基础埋深的设计提供了依据。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115169159 A 2022.10.11 CN 115169159 A 1.一种泥 石流冲刷模型建立方法， 其特 征在于， 包括： 根据沟床饱和基质深度、 泥石流流深和沟床坡度确定沟床堆积物的法向剪应力和切向 剪应力； 根据孔隙水压力和 屈服应力确定泥 石流流速； 根据所述泥 石流流速确定泥 石流对沟床表面的流动剪切力； 根据所述流动剪切力、 所述法 向剪应力和所述切向剪应力确定顶层土体安全系数和底 层土体稳定性 安全系数； 当顶层土体安全系数和底层土体稳定性安全系数在预设范围内时， 使用冲刷模型确定 泥石流侵蚀深度。 2.根据权利要求1所述的一种 泥石流冲刷模型建立方法， 其特征在于， 所述根据沟床饱 和基质深度、 泥 石流流深和沟床坡度确定沟床堆积物的法向剪应力和 切向剪应力， 包括： 采用公式： 确定沟床堆积物的法向剪应力和切向剪应力； 其中， σ 表示法向剪应力， τ表示切向剪应 力， γw表示水体重度， γs为沟床基质饱和重度， H为泥石流流深， θ 为沟床坡度， h为沟床饱和 基质深度。 3.根据权利要求2所述的一种 泥石流冲刷模型建立方法， 其特征在于， 所述根据孔隙水 压力和屈服应力确定泥 石流流速， 包括： 采用公式： 确定泥石流流速； 其中， η表示黏滞系数， vm表示流速， τy表示屈服应力， Q表示泥石流流 量， B表示泥 石流沟道宽度， γm表示泥石流重度。 4.根据权利要求3所述的一种 泥石流冲刷模型建立方法， 其特征在于， 所述根据 所述流 动剪切力、 所述法向剪应力和所述切向剪应力确定顶层土体安全系数和底层土体稳定性安 全系数， 包括： 采用公式： 确定顶层土体安全系数和底层土体稳定性安全系数； 其中， Kt表示顶层土体安全系数， Kb表示底层土体稳定性安全系数， c表示土体黏聚力， Δσ 表示法向应力增量， Δp表示沟床 孔隙水压力增量， τd表示流动剪切力， Δτ表示切向剪应力增量， 表示土体内摩 擦角， σbot表 示沟床基质法向应力， pbot表示总孔隙水压力， R2表示两侧岩土体因侧向水平应力而产生的 抗剪强度， K0为侧压力系数， τbot表示沟床基质切向剪应力。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169159 A 25.根据权利要求4所述的一种泥石流冲刷模型建立方法， 其特征在于， 所述冲刷模型 为： 其中， Δh表示侵蚀深度。 6.一种泥 石流冲刷模型建立系统， 其特 征在于， 包括： 根据沟床饱和基质深度、 泥石流流深和沟床坡度确定沟床堆积物的法向剪应力和切向 剪应力； 根据孔隙水压力和 屈服应力确定泥 石流流速； 根据所述泥 石流流速确定泥 石流对沟床表面的流动剪切力； 根据所述流动剪切力、 所述法 向剪应力和所述切向剪应力确定顶层土体安全系数和底 层土体稳定性 安全系数； 当顶层土体安全系数和底层土体稳定性安全系数在预设范围内时， 使用冲刷模型确定 泥石流侵蚀深度。 7.根据权利要求6所述的一种 泥石流冲刷模型建立系统， 其特征在于， 所述根据沟床饱 和基质深度、 泥 石流流深和沟床坡度确定沟床堆积物的法向剪应力和 切向剪应力， 包括： 采用公式： 确定沟床堆积物的法向剪应力和切向剪应力； 其中， σ 表示法向剪应力， τ表示切向剪应 力， γw表示水体重度， γs为沟床基质饱和重度， H为泥石流流深， θ 为沟床坡度， h为沟床饱和 基质深度。 8.根据权利要求7所述的一种 泥石流冲刷模型建立系统， 其特征在于， 所述根据孔隙水 压力和屈服应力确定泥 石流流速， 包括： 采用公式： 确定泥石流流速； 其中， η表示黏滞系数， vm表示流速， τy表示屈服应力， Q表示泥石流流 量， B表示泥 石流沟道宽度， γm表示泥石流重度。 9.根据权利要求8所述的一种 泥石流冲刷模型建立系统， 其特征在于， 所述根据 所述流 动剪切力、 所述法向剪应力和所述切向剪应力确定顶层土体安全系数和底层土体稳定性安 全系数， 包括： 采用公式： 确定顶层土体安全系数和底层土体稳定性安全系数； 其中， Kt表示顶层土体安全系数，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169159 A 3