节理岩体裂纹扩展及失效演化宏细观机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41572262
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0705.工程地质环境与灾害
  • 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

Flaws distribute randomly in natural rocks mass,When a brittle rock is under complex loading, these defects would nucleate, propagate and coalesce from the pre-existing inhomogeneities, which would eventually effect the damage evolution and failure behavior of rocks mass. This project employs the self-developed DIC(Digital Image Correlation) macro and microscopic visualization analysis system, which can actualize the whole process and refinement measurement, and the means of SEM(scanning electron microscope) and numerical simulation into the investigation on the macro and microscopic mechanism of the cracks propagation and the failure evolution of the jointed rock masses with the combination of macro and microscopic methods. Through visual the macro and microscopic test under complex loading and SEM test, the macro and microscopic constitutive model is established with the consideration of microscopic damage. And the numerical simulation would be applied to disclose the inner link between microscopic mechanical mechanism and macroscopic mechanical response.Combining the experimental and numerical studies, the discrete and continuous hybrid numerical method would be established with consideration of the macro and microscopic parameters of jointed rock masses. And the further simulation testes would be implemented to reveal the macro and microscopic mechanism and damage evolutionary rules in the failure process of the jointed rock masses.(3)Through visual centrifuge test and numerical simulation, based on the measured data, the microscopic model would be verified, as well as revealing the damage and failure mechanism of the jointed rock slope under the condition closing to the actual stress field. This research would be conducive to reveal macro and microscopic mechanical mechanism in the damage and failure process of the jointed rock masses, which provides a thoroughly understanding to the disaster mechanism of jointed rock mass engineering.
天然岩石内部存在大量的微裂隙等缺陷。在外荷载作用下,随机分布的缺陷会不断聚合、扩展、贯通,并最终影响岩石的损伤演化及破坏形态。本项目拟采用自主研发的具有全过程、精细化量测功能的DIC可视化宏细观分析系统,结合SEM扫描以及数值模拟等手段,从细观层面入手、宏细观结合方法研究节理岩体裂纹扩展及失效演化宏细观机理:(1)通过可视化复杂荷载加载宏细观试验及SEM电镜扫描试验,建立考虑细观损伤的宏细观本构模型,结合数值模拟揭示细观力学机理与宏观力学响应之间内在联系;(2)通过室内试验及数值方法研究,建立考虑宏细观参数的节理岩体离散-连续混合数值方法,通过数值试验,揭示节理岩体破坏的宏细观力学机理和失效演化规律;(3)结合工程实际,通过可视离心试验,验证细观模型,揭示接近实际应力场条件下节理岩体边坡失效破坏机理。本研究将有助于揭示节理岩体破坏失效的宏细观力学机理,提升人们对节理岩体工程灾变机理的认识。

结项摘要

课题完成了采用自主开发的数字图像分析软件的含预置单裂纹、双裂纹岩体在单轴压缩下的应变场的扩展演化规律。对含不同预制裂隙岩体进行了不同围压下的常规三轴试验,系统地了解了裂隙倾角和围压对岩样的强度特征和变形规律。采用扫描电子显微镜将岩石断裂面细观形貌特征与裂纹生核、起裂、扩展及岩石整体破坏演进方式及过程中不同力学作用性质的分布规律建立联系,并结合相关量化分析方法,对岩石损伤机制进行探讨。通过对裂纹尖端应力、应变场理论模型基于自定义参量的分析,并与试验主应变场进行比较,最终建立了基于应变的强度准则。将该准则应用到扩展离散元数值模拟中,并将模拟结果与室内试验结果比较,以进一步揭示岩体裂纹萌生、扩展、贯通的规律与机理。对含不同裂纹倾角的单裂纹花岗岩试样进行单轴压缩试验。通过数字图像相关技术深度分析了单轴试验下的新生宏观裂纹起裂以及扩展过程的全局拉伸、剪切应变场演化情况。.综上,本研究系统研究了岩石材料受荷过程中宏观力学表现,利用电镜扫描技术分析了拉剪裂纹细观力学特性,基于断裂力学裂纹扩展理论,展开了对裂纹尖端应力场和应变场的对比研究,针对断裂力学中经典断裂准则:格里菲斯准则与摩尔-库伦准则进行改进,提出了基于全局应变场的应变强度准则。该准则能够同时兼顾拉伸、剪切裂纹的判别,并大幅提升拉伸裂纹的判别精度。同时得到了岩石裂纹起裂、扩展、贯通过程中的全局应变场及岩石变形破坏过程不同阶段的具体特征,在材料脆性破坏瞬态演化过程的记录与量化分析方面做出了突出贡献,构建了了裂纹贯通过程中宏观力学机制与细观断裂机理的联系。通过揭示岩体破裂过程中宏观力学响应及细观特性的影响,提出了基于全局应变场的应变强度准则及相应扩展离散元数值计算方法的灾变分析方法,为耦合应力条件下岩体工程破坏的预测提供了理论依据,对于探究岩体工程的失效机理具有重要学术价值,对提高岩体的设计水平等具有重要的科学意义和工程实际意义。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(4)
基于单轴压缩试验的岩石单裂纹扩展及损伤演化规律研究
  • DOI:
    10.13722/j.cnki.jrme.2015.1270
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵程;刘丰铭;田加深;松田浩;森田千寻
  • 通讯作者:
    森田千寻
Failure characteristics of rock-like materials with single flaws under uniaxial compression
含单一缺陷的类岩石材料单轴压缩破坏特性
  • DOI:
    10.1007/s10064-018-1379-2
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    Bulletin of Engineering Geology and the Environment
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Zhao C.;Niu J.L.;Zhang Q.Z.;Zhao C.F.;Zhou Y.M.
  • 通讯作者:
    Zhou Y.M.
水–力共同作用下预制裂隙类岩石试样裂纹扩展试验研究
  • DOI:
    10.13722/j.cnki.jrme.2018.1437
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵程;幸金权;牛佳伦;马闯闯
  • 通讯作者:
    马闯闯
Experimental Study on the Fracturing Behaviors and Mechanical Properties of Cracks under Coupled Hydro-Mechanical Effects in Rock-like Specimens
类岩石试件水力耦合作用下裂纹断裂行为及力学性能试验研究
  • DOI:
    10.3390/w10101355
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhou Yimeng;Zhao Cheng;Zhao Chunfeng;Ma Chuangchuang;Xie Junfei
  • 通讯作者:
    Xie Junfei
Buckling behavior of a thin-walled cylinder shell with the cutout imperfections
具有切口缺陷的薄壁圆柱壳的屈曲行为
  • DOI:
    10.1080/15376494.2018.1444225
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Mechanics of Advanced Materials and Structures
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zhao Cheng;Niu Jialun;Zhang Qingzhao;Zhao Chunfeng;Xie Junfei
  • 通讯作者:
    Xie Junfei

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其他文献

基于矿物晶体模型的非均质性岩石双裂纹扩展规律研究
  • DOI:
    10.13722/j.cnki.jrme.2020.0754
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李博;朱强;张丰收;赵程;伍法权
  • 通讯作者:
    伍法权
考虑中间主应力与剪胀的新邓肯-张模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    同济大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵春风;杨砚宗;张常光;赵程
  • 通讯作者:
    赵程
龙背湾面板堆石坝内部沉降特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水电能源科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵程;彭正权;何金平
  • 通讯作者:
    何金平
无黏性土中钻孔径向卸荷收缩理论解
  • DOI:
    10.11918/201901026
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵春风;费逸;赵程;吴悦;王有宝
  • 通讯作者:
    王有宝
广东地区大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李俊;邱志雄;赵程;邹豫皖
  • 通讯作者:
    邹豫皖

其他文献

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赵程的其他基金

科学传播类:中小学高原地质灾害防治知识教育和技能演练的实践探索
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    42142019
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    专项基金项目
深埋条件下考虑裂纹扩展影响的围岩裂隙网络结构特征及演化规律研究
  • 批准号:
    U1965108
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
卸荷作用下砂土与结构接触界面全程破坏机理宏细观研究
  • 批准号:
    41202193
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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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