超高面板堆石坝面板结构破损发生机制和模拟方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51479099
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0906.水工结构
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Along with the acceleration of the Western Development Program in China, a large number of high concrete-faced rockfill dams are either under design or being planned. The engineering experiences of existing projects have shown that the key safety problem of high concrete-faced rockfill dams is the structural damage of the concrete faces.The main content of this project is as follows. Multi-stage loading triaxial creep tests will be performed to study the creep characteristics and calculation models of rockfill under complex loading conditions, the deformation mechanism of dams during the operating period will be revealed by analysing the monitoring data of earth-rockfill dam. Based on the theory of contact mechanics, non-linear numerical algorithms suitable for concrete-faced rockfill dams will be developed to achieve reasonable simulation results of complex contact problems such as large area of void and sliding. The simulation methods and a program system will be developed to consider the structural damage of the concrete faces in high Concrete-Faced rockfill dams. According to the monitoring data of some typical high Concrete-Faced rockfill dam, the structural damage mechanisms of the concrete face and the deformation control standard will be investigated.At present, the construction technologies of Concrete-Faced rockfill dams with the height of 250 meters and above are facing great challenge. The main achievements of this project will contribute to reveal the structural damage mechanisms of the concrete face, optimize the design scheme and evaluate the safety of high Concrete-Faced rockfill dams. Therefore, this project are of great significance in theory and can be widely applied in practice.
随着我国西部水电开发进程的加快,一大批超高面板堆石坝正在规划设计之中。工程经验表明,面板结构性破损问题是影响超高面板堆石坝安全的核心问题。本项目的主要内容包括,进行分级加载三轴流变试验,研究复杂加载条件下堆石体的流变特性和计算模型,结合工程实测成果揭示运行期坝体变形的发展规律。基于接触力学理论,发展适用于面板堆石坝的非线性接触计算方法,能够对包含脱空和大规模滑移等复杂接触状态的接触问题做出合理的模拟。发展超高面板坝面板结构破损数值计算方法及程序系统。结合实际高面板堆石坝工程观测成果,探讨超高面板堆石坝面板结构破损的发生机制和变形控制标准。目前,我国面板堆石坝建设技术正面临向250m级及以上高度跨越发展的挑战。本项目研究成果在揭示超高面板堆石坝面板破损发生机制、优化设计方案及合理评价工程的安全性等方面具有指导作用,具有较大的理论意义和广阔的应用前景。

结项摘要

我国的面板堆石坝建设技术正面临向250m级及以上高度跨越发展的挑战。近年来的工程实践经验表明,面板的挤压破损已经逐渐成为影响高面板堆石坝安全的关键问题。目前,对这种问题发生机理的认识和评价方法研究尚不深入,尤其是还缺乏合理的数值模拟方法。本项目针对复杂加载条件下堆石体的流变特性和计算模型、运行期坝体变形的发展规律、面板坝非线性接触数值模拟方法以及面板挤压破损发生机理等问题开展了深入地研究工作。主要取得了如下的成果:.(1)进行了复杂应力变化情况下堆石料的多级三轴流变试验,发现流变具有硬化特性,提出了一个新的堆石料流变的累积规则,建立了可考虑堆石料应力加载和流变耦合影响的计算模型;.(2)基于计算接触力学方法发展了一套适用于面板堆石坝的非线性接触算法。该算法能够对包含发生脱空和大规模滑移等复杂接触状态的接触问题做出合理的模拟,具有很强的模拟不连续变形现象和处理非协调网格的能力;.(3)构建了一套可进行混凝土面板破损现象模拟的数值计算方法。在该方法中,嵌入了可硬化的弹塑性模型用于模拟面板的压损破坏,发展了弥散固定脆性裂缝模型用于模拟面板的结构性张拉裂缝,引入了组合式模型用于反映钢筋与混凝土间的相互作用;.(4)总结分析了国内外典型超高面板堆石坝工程中发生的面板挤压破损现象及特征,论证了面板纵缝转动接触挤压效应的发生机制,发现转动挤压和轴向挤压均可在纵缝两侧面板表面部位引发严重的应力集中,是导致面板发生挤压破损的本质原因。.本项目的研究工作紧密结合我国高土石坝工程的实际,研究成果已经应用于天生桥一级、水布垭、洪家渡、古水等高面板堆石坝工程以及红石岩堰塞坝和如美心墙堆石坝等重大土石坝工程。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
土工构筑物和边坡工程发展综述——作用机理与数值模拟方法
  • DOI:
    10.15951/j.tmgcxb.2016.08.001
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张丙印;温彦锋;朱本珍;于玉贞
  • 通讯作者:
    于玉贞
堆石料风化过程中的抗剪强度特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张其光;张丙印;孙国亮;孙逊
  • 通讯作者:
    孙逊
高面板堆石坝软缝接触计算模型及其数值实现
  • DOI:
    10.13722/j.cnki.jrme.2015.0943
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周墨臻;张丙印;王伟
  • 通讯作者:
    王伟
XFEM对土体三维张拉破坏过程的模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王翔南;李全明;彭 翀;于玉贞;吕 禾
  • 通讯作者:
    吕 禾
A challenging dam structural analysis: large-scale implicit thermo-mechanical coupled contact simulation on Tianhe-II Rong
具有挑战性的大坝结构分析:天河二号上的大规模隐式热力耦合接触模拟
  • DOI:
    10.1007/s00466-018-1586-5
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Computational Mechanics
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Rong Tian;Mozhen Zhou;Jingtao Wang;Yang Li;Hengbin An;Xiaowen Xu;Longfei Wen;Lixiang Wang;Quan Xu;Juelin Leng;Ran Xu;Bingyin Zhang;Weijie Liu;Zeyao Mo
  • 通讯作者:
    Zeyao Mo

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其他文献

土的基本特性, 本构关系及数值模拟研究综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚仰平;张丙印;朱俊高
  • 通讯作者:
    朱俊高
压实黏土的脆性断裂模型及有限元算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王建国;于玉贞;张丙印;李全明
  • 通讯作者:
    李全明
糯扎渡高心墙堆石坝模型参数动态反演分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁会娜;徐文杰;张丙印;于玉贞
  • 通讯作者:
    于玉贞
Particle size distribution and relative breakage for a cement ellipsoid aggregate
水泥椭球骨料的粒度分布和相对破碎
  • DOI:
    10.1016/j.compgeo.2013.04.007
  • 发表时间:
    2013-09
  • 期刊:
    Computers and Geotechnics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    张丙印;介玉新;孔德志
  • 通讯作者:
    孔德志
冻融循环作用下黄土无侧限抗压强度和微观规律的试验研究
  • DOI:
    10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202009064
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水文地质工程地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘乐青;张吾渝;张丙印;谷遇溪;解邦龙
  • 通讯作者:
    解邦龙

其他文献

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张丙印的其他基金

岩土颗粒集合体的细观力学行为及有限元模拟分析
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
堆石料风化过程与高堆石坝长期性态演化规律
  • 批准号:
    50879040
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高土石坝变形分析与安全控制
  • 批准号:
    50639060
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    170.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
土石坝水力劈裂发生过程的物理和数值模拟
  • 批准号:
    50579029
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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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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