【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质工程，具体涉及一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法。
技术介绍
1、西部山区地形陡峻、构造活动强烈、沟谷深切、水系发育，沿线地质环境条件极为复杂。在复杂的地质环境条件控制下，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害呈频发态势。输电网络是由电线和输电塔连接而成的复杂系统。随着输电线路电压的增加，以及电网覆盖面积的扩大，输电杆塔高度也在增加，结构变得复杂，电网的运营也日趋复杂。电力系统的运行不仅受到系统内部因素的影响，还受到外部环境的影响，在滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降等地质灾害的影响下，输电线路的安全运营受到了严重威胁。随着我国西部输电工程的日益增多，输电杆塔线路在穿越山区时，如何保障输电杆塔塔身、杆塔基础的安全，是保障输电工程安全的重要前提。因此，对不同地形地质条件下，地质灾害对输电杆塔的作用评价，具有重要理论意义和工程价值。
2、在布设输电杆塔的斜坡地带，斜坡顶部的基岩受构造、岩体的风化及卸荷形成不同方向、一定延伸长度的节理、裂隙，受这些节理裂隙组合、切割形成一定规模的危岩体、松动卸荷岩体，在重力、暴雨或地震作用下有发生崩塌、失稳的可能。地形高差大的地带，块体失稳后形成落石或滚石，并顺着坡面向下滚动，当落石或滚石到达输电杆塔附近时，可具有形态不一、方量不等、速度快、能量大等特征。这种具有速度快、能量大的落石或滚石在撞击输电杆塔时，往往造成输电杆塔塔身或杆塔基础损毁，破坏输电设施，威胁工程施工、检修人员的安全。
3、传统方法对输电杆塔选线、选址和布设之前，主要按现有的相关规程、规范开展线
4、目前崩塌落石或滚石对输电杆塔的影响研究，往往采用计算机软件，如ansys、flac3d等工具进行模拟，分析其作用效果，由于计算机软件将一些重要地质现象和控制灾害体发生的关键因素进行概化，加之所选择的计算参数具有一定的误差，带来计算结果不准确，不能较好地应用于实际工程中。
技术实现思路
1、基于现有技术中崩塌落石或滚石对输电杆塔冲击破坏能量的量化方法不足的问题，本专利技术目的在于提供一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，从地质灾害演化、能量演化和滚石运动特征入手，考虑高位危岩、崩塌落石或滚石失稳后顺坡面滚动至前缘输电杆塔附近的冲击能，建立一种可靠的定量评价滚石对输电杆塔作用时冲击能的量化方法，具有较好的应用价值和推广价值，供工程地质、地质灾害领域人员或为从事输电杆塔选线选址一些地质工作者提供参考。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、第一方面，本申请提供一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，包括以下步骤：
4、根据现场地质调查获取工程区的地质条件和孕灾条件，计算开始运动时的重力势能wt0和落石或滚石与输电杆塔发生冲击破坏作用时的动能kt0；
5、根据崩塌落石或滚石的规模、形态来确定荷载作用点位置c0；
6、根据输电杆塔结构、尺寸等信息利用材料力学理论公式计算输电杆塔的整体的等效侧弯刚度ei；
7、计算冲击能大小；
8、计算落石或滚石在堆积体分布区斜坡上运动产生的能量损失；
9、计算冲击破坏系数。
10、进一步的，现场地质调查包括获取地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水、斜坡结构特征、斜坡总体特征、岩体结构、风化、节理裂隙发育特征、潜在的崩塌落石或滚石所在位置、落石或滚石的块径、方量、崩塌落石或滚石距输电杆塔的距离、输电杆塔基础条件(坐标、塔高、杆塔结构类型、基础类型和埋深等)的信息。
11、进一步的，计算重力势能和动能的方法包括能量法、解析法或数值模拟法。
12、进一步的，t0时刻的重力势能wt0的计算公式为：
13、其中，etotal＝mgh，m为落石或滚石质量，g为重力加速度，h为落石或滚石与母岩分离前的质心高；et0为0～t0时间里所释放的重力势能；wt0为t0时刻崩塌落石或滚石的重力势能；
14、动能kt0的计算公式为：
15、其中，at0为落石或滚石内部摩擦崩解所消耗的能量；kt0为崩塌落石或滚石与地面撞击时的动能，kt1为崩塌落石或滚石对输电杆塔发生冲击时的动能，et1为0～t1时间里所释放的重力势能，at1-t0为撞击地面后致对输电杆塔冲击前内部摩擦崩解所消耗的能量，bt0为0～t0落石或滚石撞击地面所耗散的能量，ct1为0～t1时间段内落石或滚石在冲击输电杆塔前与斜坡坡面摩擦损失耗散的能量。
16、进一步的，冲击能的计算公式为：
17、
18、其中，i0为落石或滚石冲击能，rmax为输电杆塔最大抗冲击能，kt0为崩塌落石或滚石与地面撞击时的动能，etotal为崩塌落石或滚石下落、翻滚及冲击过程释放的总能量，et0为0～t0时间里所释放的重力势能，m为落石或滚石质量，g为重力加速度，h为落石或滚石与母岩分离前的质心高，μ1为后段斜坡的底摩擦因子，μ2、μ3分别为中段、前段斜坡的底摩擦因子。
19、进一步的，落石或滚石在堆积体分布区斜坡上运动产生的能量损失的计算公式为：
20、p＝mgl(μ1+μ2+μ3)/3；
21、其中，μ1为后段斜坡的底摩擦因子，μ2、μ3分别为中段、前段斜坡的底摩擦因子，p为落石或滚石在撞击地面后在整个堆积体分布区斜坡滚动损失的能量总和，l为落石或滚石撞击斜坡地面的位置距杆塔的水平距离，m为落石或滚石质量，g为重力加速度。
22、进一步的，计算冲击破坏系数的计算公式为：
23、
24、其中，ξ为冲击破坏系数，c0为荷载作用点位置，ei为输电杆塔的等效侧弯刚度，t1为冲击过程中落石或落石对输电杆塔的冲击力，kt0为崩塌落石或滚石与地面撞击时的动能，wt0为t0时刻崩塌落石或滚石的重力势能。
25、第二方面，本申请提供一种计算机程序，所述计算机程序可实现上述任意一项所述的方法的步骤。
26、第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述任意一项所述的方法的步骤。
27、第四方面，本申请提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述任意一项所述的方法的步骤。
28、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，现场地质调查包括获取地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水、斜坡结构特征、斜坡总体特征、岩体结构、风化、节理裂隙发育特征、潜在的崩塌落石或滚石所在位置、落石或滚石的块径、方量、崩塌落石或滚石距输电杆塔的距离、输电杆塔基础条件的信息。
3.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，计算重力势能和动能的方法包括能量法、解析法或数值模拟法。
4.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，t0时刻的重力势能Wt0的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，冲击能的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，落石或滚石在堆积体分布区斜坡上运动产生的能量损失的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，现场地质调查包括获取地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水、斜坡结构特征、斜坡总体特征、岩体结构、风化、节理裂隙发育特征、潜在的崩塌落石或滚石所在位置、落石或滚石的块径、方量、崩塌落石或滚石距输电杆塔的距离、输电杆塔基础条件的信息。
3.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，计算重力势能和动能的方法包括能量法、解析法或数值模拟法。
4.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化方法，其特征在于，t0时刻的重力势能wt0的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的一种崩塌落石或滚石对输电杆塔破坏冲击能的量化...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾文慧，范荣全，明自强，余志军，许文杰，张文涛，罗毅，杨丹，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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