高拱坝坝踵真实工作机制宏细观研究与安全评价方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51579133
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0906.水工结构
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The dam heel is an important zone of a high arch dam for its operation safety. Analysis used multi arch beam method or finite element method provides large tensile stress in the dam heel of an arch dam. The result is inconsistent with the in situ monitoring of many arch dams in China, which demonstrates that compression stress appears in the dam heel. However, several high arch dams have suffered dam heel cracking and the rehabilitation was extremely expensive. The objective of this study is to explain the real working mechanism of the dam heel of a high arch dam, and to fully understand its working performance in both the meso and macro levels, thereby the risk of dam heel cracking can be accurately evaluated. The working performance of dam heel is influenced by the process of construction. The mechanical behavior of concrete-rock biomaterial in the dam heel and the swelling of concrete due to water absorption also affect the stress conditions of the dam heel. Experiments will be conducted and a bond-based particle element-finite volume coupling model will be proposed to achieve the topic of this study. The evolution of damage in concrete-rock biomaterial and the subsequent self-organizing stress adjustment of the system are investigated in the meso level. The mechanism of swelling of concrete under high hydrostatic pressure is also studied. Based on the meso-scale results, we will present a damage constitutive model for the concrete-rock biomaterial, which involves the effect of self-organizing stress adjustment. A macro-scale simulation method will be developed for the real working performance of dam heel of high arch dams. In this model, the concrete pouring process, the effect of grouting arches, the process of impoundment, variable temperature, damage of concrete-rock biomaterial and swelling effect of concrete under water can be all considered. Cracking of the dam heel can be quantitatively analyzed based on the real working performance. It provides scientific basis for the safety evaluation of dam heel of high arch dams.
坝踵区是决定高拱坝运行安全性的一个重要部位。多拱梁法和有限元分析均表明,坝踵部位是高拱坝的高拉应力区,而我国多座高拱坝实际观测到较大的坝踵压应力,与计算结果相悖。然而,国内外却不乏由于坝踵开裂而付出惨重代价的工程实例。本项目的目标是探求高拱坝坝踵的真实工作机制,充分掌握其细宏观工作性态,进而准确评价坝踵开裂风险。坝踵工作性态受施工过程影响,同时坝踵区混凝土-基岩力学性能和混凝土湿胀效应也影响其应力状态。通过物理试验和建立黏结颗粒元-有限体积耦合数值模型,从细观层面揭示混凝土-岩石体系损伤演化及其自组织受力调整规律,研究高压水环境下水-砼耦联致胀机理,构建基于细观机理的混凝土-岩石损伤本构模型。发展考虑混凝土分仓浇筑、封拱灌浆、分期蓄水、温度变化,以及坝踵混凝土-基岩损伤演化和高压水-砼致胀效应的宏观仿真方法,计算坝踵真实工作性态,定量分析坝踵开裂状态,为高拱坝坝踵安全评价提供科学依据。

结项摘要

坝踵区是决定高拱坝运行安全性的一个重要部位。多拱梁法和有限元分析均表明,坝踵部位是高拱坝的高拉应力区,而我国多座高拱坝实际观测到较大的坝踵压应力,与计算结果相悖。然而,国内外却不乏由于坝踵开裂而付出惨重代价的工程实例。本项目的目标是探求高拱坝坝踵的真实工作机制,充分掌握其细宏观工作性态,进而准确评价坝踵开裂风险。基于此,本项目建立了混凝土-岩石细观数值模型,可研究混凝土与岩石系统的相互作用损伤演化机理,研究混凝土-岩石系统力学性能的自调整规律,是高混凝土坝坝基真实工作性态研究的基础模型。考虑混凝土非均匀性、地基因素、谷幅变形等效应,揭示了高拱坝强震破损机理,为保障高坝工程抗震安全性提供理论和技术支持。建立了基于真实测量数据的混凝土坝真实性态仿真分析方法,揭示混凝土坝从施工过程到运行期的行为,对保障大坝安全运行有重要意义。提出的水泥基胶凝颗粒料,在土石边坡、土石坝等水工结构的加固和维护、提高结构韧性和安全性方面,有广阔的应用前景。发表学术论文14篇,其中SCI收录论文9篇,授权发明专利1项。获得2016年教育部技术发明奖一等奖1项,2017年四川省科学技术进步奖一等奖1项,2017年中国水力发电工程学会科学技术奖一等奖1项。获2019年中国水力发电学会第七届水工抗震防灾学术交流会优秀论文奖。项目负责人入选中国水利学会青年人才助力计划,北京市优秀人才培养资助计划青年骨干项目。培养毕业博士研究生2人,硕士研究生5人。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
堆石混凝土抗压强度影响因素细观分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟文;潘坚文
  • 通讯作者:
    潘坚文
龙开口碾压混凝土重力坝温度与应力仿真分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水利水电科技进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卢吉;潘坚文;徐小蓉;杨剑;王进廷
  • 通讯作者:
    王进廷
Effect of cement matrix on mechanical properties of cemented granular materials
水泥基体对胶结颗粒材料力学性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2019.03.040
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Powder Technology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang Wei;Pan Jianwen;Jin Feng;Cui Chunyang;Wang Bohao
  • 通讯作者:
    Wang Bohao
Grating-box test: A testing method for filling performance evaluation of self-compacting mortar in granular packs
格栅箱试验:一种评价颗粒包装自密实砂浆填充性能的试验方法
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2018.06.044
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Construction and Building Materials
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Y.Y. Wang;F. Jin;J. W. Pan;Y. T. Xie;B.H. Wang
  • 通讯作者:
    B.H. Wang
Effect of foundation models on seismic response of arch dams
基础模型对拱坝地震反应的影响
  • DOI:
    10.1016/j.engstruct.2019.03.048
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Engineering Structures
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Jin Ai Yun;Pan Jian Wen;Wang Jin Ting;Zhang Chong
  • 通讯作者:
    Zhang Chong

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其他文献

用改进扩展有限元法研究重力坝强震断裂过程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘坚文;张楚汉;徐艳杰
  • 通讯作者:
    徐艳杰
混凝土碱骨料反应力学性质劣化机理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘坚文;蔡小莹;张楚汉
  • 通讯作者:
    张楚汉
混凝土碱骨料反应及力学性能细观模拟
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋百姓;柯国军;潘坚文
  • 通讯作者:
    潘坚文
混凝土坝碱骨料反应模型及其长期运行分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘坚文;徐艳杰;金峰;张楚汉
  • 通讯作者:
    张楚汉
高混凝土坝抗震安全评价的关键问题与研究进展
  • DOI:
    10.13243/j.cnki.slxb.20151204
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张楚汉;金峰;王进廷;徐艳杰;潘坚文
  • 通讯作者:
    潘坚文

其他文献

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潘坚文的其他基金

混凝土坝长期运行与抗震安全
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    120 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
混凝土热-化学-损伤耦合模型与高坝碱骨料反应开裂研究
  • 批准号:
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  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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