岩石边坡三维交叉节理动态扩展过程的水平集追踪与无网格法模拟研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51109162
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    庄晓莹
  • 依托单位：
    同济大学
  • 学科分类：
    E0905.水工岩土工程
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

我国目前正在大规模建设中的水电站，高陡水坝边坡稳定问题突出，如何有效地分析和预测其中的一些控制性节理面的扩展、贯通及其对高边坡稳定性的影响，已成为迫切需要解决的工程难题。由于节理面在三维空间展布的复杂性带来了几何描述和应力分析上的困难，现有方法大多局限于静态节理或二维假设，严重影响了对水电高边坡的稳定性进行较为准确的分析和预测。本项目拟采用捕捉动边界几何信息的数值模拟新技术- - 水平集法来解决交叉节理空间关系的几何描述和扩展追踪的困难，结合无网格法处理动边界问题的优势，研究模拟变形不连续、应力集中、节理前沿粘性破坏区等力学行为的无网格法近似函数构造方法，以及考虑节理表面形态的无网格摩擦、接触算法，建立一种有效模拟三维节理扩展过程的数值方法，为预测和分析节理扩展过程对边坡整体失稳的影响提供依据。项目研究具有重要的理论意义和实用价值。

结项摘要

项目执行期间课题组发展了针对岩石边坡稳定性分析、断裂模拟基础理论、充填型裂隙破坏实验的一系列理论及实验研究成果。在交叉节理边坡稳定性分析方面，发展了能统一连续和不连续分析的方法，该方法利用数值流形方法和图论方法中的Bellman-Ford搜索算法，结合Goodman单元模拟节理线，可快速稳定地寻找出边坡的安全系数和最危险滑裂面。在断裂模拟方面，提出了基于混合变分原理的无网格子域法。该方法在裂纹尖端区域直接采用I/II型裂纹的级数形式的应力解答作为试函数，在其它区域采用通常的RPIM方法，并利用分区混合变分原理来得到分析所需的离散求解控制方程。与其它的裂纹分析的无网格技术相比，该方法无需在裂纹尖端区域专门布置密集的节点，只需要极少数的离散节点即可得到足够精确的裂纹尖端应力强度因子和足够光滑的应力解答。提出了解决无网格法模拟三维断裂模拟中关键性难题，即曲面曲边任三维裂纹动态扩展模拟及捕捉问题的方法，发展了一种有效和精度较高的三维断裂动态扩展数值模拟框架，对任意形状的三维裂纹具有通用性。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（0）
Effects of geometries on three-dimensional slope stability
几何形状对三维边坡稳定性的影响
  • DOI：
    10.1139/cgj-2012-0279
  • 发表时间：
    2013-01
  • 期刊：
    Canadian Geotechnical Journal
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Yingbin Zhang;Guangqi Chen;Jian Wu;Lu Zheng;Xiaoying Zhuang
  • 通讯作者：
    Xiaoying Zhuang
Fracture modeling using meshless methods and level sets in 3D: Framework and modeling
使用无网格方法和 3D 水平集进行断裂建模：框架和建模
  • DOI：
    10.1002/nme.4365
  • 发表时间：
    2012-12
  • 期刊：
    International Journal for Numerical Methods in Engineering
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Xiaoying Zhuang;Charles Augarde;Kjell Mathisen
  • 通讯作者：
    Kjell Mathisen
基于流形方法和图论算法的岩/土质边坡稳定性分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    岩土工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郑文博;庄晓莹;李耀基;蔡永昌
  • 通讯作者：
    蔡永昌
Modeling of prestressed anchors in rock slope under earthquake and optimization of anchor arrangement
地震作用下岩质边坡预应力锚杆建模及锚杆布置优化
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    岩土工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郑文博;庄晓莹;蔡永昌;薛凤忠
  • 通讯作者：
    薛凤忠
地震作用下预应力锚索对岩石边坡稳定性影响的模拟方法及锚索优化研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    岩土工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郑文博;庄晓莹;蔡永昌
  • 通讯作者：
    蔡永昌

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其他文献

锚固边坡稳定性分析有限元模型及锚固效应的探讨
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    岩土工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    庄晓莹;朱合华;蔡永昌
  • 通讯作者：
    蔡永昌
A micropolar peridynamic model with non-uniform horizon for static damage of solids considering different nonlocal enhancements
考虑不同非局部增强的固体静态损伤的非均匀地平线微极近场动力学模型
  • DOI：
    10.1016/j.tafmec.2021.102930
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Theoretical and Applied Fracture Mechanics
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    张一鸣;杨雪晴;王雪雅;庄晓莹
  • 通讯作者：
    庄晓莹
基于无网格－图论方法的岩体边坡稳定性分析研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    力学季刊
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡永昌;庄晓莹;朱合华
  • 通讯作者：
    朱合华
基于水平集坐标的二维压剪节理动态扩展过程无网格法模拟研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    庄晓莹;黄润秋;朱合华
  • 通讯作者：
    朱合华

其他文献

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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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