基于细观水土动力流固耦合的高聚物防渗墙与坝体相互作用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51909243
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0906.水工结构
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Polymer anti-seepage wall is a new technology for the reinforcement of dikes and dams. The technology has advantages of efficient, ultrathin, minimally invasive and economic properties, which has the prodigious value of popularization and application. Combined with seismic safety problems of earth-rock dams in reinforcement projects, aiming at the coordination mechanism of new anti-seepage wall and earth-rock dam in seismic area, the study on the interaction of polymer anti-seepage wall and earth-rock dam based on dynamic coupling of micro-scale soil skeleton and pore water has been planned to be researched. Dynamic mechanical thermal analysis is planned to be used in studying dynamic viscous-elastic mechanical properties of polymer materials and viscous-elastic constitutive model is established. Based on dynamic coupling of micro-scale soil skeleton and pore water, combined with viscous-elastic constitutive model of polymer materials, numerical model of earth-rock dam with polymer anti-seepage wall is established. The model is validated by previous dynamic centrifuge test results and used for seismic response analysis. Then the dynamic interaction of polymer anti-seepage wall and earth-rock dam is studied. Based on systematic study on the law of the interaction of polymer anti-seepage wall and earth-rock dam, the bearing capacity of anti-seepage wall and slope stability of the dam under different engineering condition are discussed. The expected achievements will offer scientific basis and fundamental basis for earth-rock dams with polymer anti-seepage walls under earthquake.
高聚物防渗墙是堤坝除险加固新技术,具有高效、超薄、微创、经济等优点,有广阔的推广应用前景。项目结合中小型水库除险加固工程抗震安全,对新型防渗技术在震区应用的墙-坝协调复杂机制问题,开展基于细观水土动力流固耦合的高聚物防渗墙与坝体相互作用研究。拟通过动态力学热分析试验研究高聚物材料动态黏弹性力学性能,建立高聚物黏弹性本构模型;基于细观尺度的坝内水土动力流固耦合,结合高聚物黏弹性本构模型,建立反映防渗墙工程特性及受力特点的土石坝动力流固耦合数值计算模型;基于前期动力离心试验结果对所建模型进行标定,并对地震响应进行分析,在系统研究防渗墙与土石坝动力相互作用规律基础上,探讨不同工程条件下防渗墙的承载性能及坝坡稳定性。预期成果可为提高地震作用下加固工程中高聚物防渗墙土石坝的安全性、可靠性提供理论基础和科学依据。

结项摘要

高聚物防渗墙作为一种新型防渗加固技术,具有造价低、施工快、环境友好等优点,已逐步应用于土石坝除险加固工程中。我国有大量土石坝位于震区,在地震作用下,土骨架和孔隙水会发生细观流固耦合作用,易引发坝坡动力失稳及防渗墙动水劈裂等一系列安全问题,且新型高聚物注浆材料在与土体黏结时的“根须状”接触状态亦使得墙-坝相互作用在大坝地震安全性评价中不容忽视。基于此,本项目系统性开展了基于细观水土动力流固耦合的高聚物防渗墙与坝体相互作用研究:进行了高聚物注浆材料热机械力学分析试验(DMA),研究了高聚物注浆材料的动态黏弹特性,并提出了基于广义Maxwell的动态黏弹性本构模型;从Biot动力固结理论出发,基于完全非线性法,联合高聚物防渗墙土石坝定解条件、动力边界条件与高聚物材料动态黏弹性本构模型,建立了高聚物防渗墙土石坝细观动力流固耦合模型,研究了不同水位、防渗墙密度及厚度下的高聚物防渗墙土石坝的地震响应特征及规律;自主设计了高聚物-土接触面试验模具,并采用SRS-150动环剪仪开展了高聚物-土接触面静动力环剪试验,探讨了高聚物-土接触面静动力特性及其影响因素,研究了粘结状态、高聚物密度、竖向应力和土质类别对高聚物-土接触面静力特性的影响规律,明晰了高聚物密度、剪切幅值以及竖向应力对高聚物-土接触面动力特性的影响规律;联合高聚物-土接触面特性,基于高聚物防渗墙土石坝细观动力流固耦合建立了地震作用下高聚物防渗墙土石坝相互作用模型,研究了地震作用下高聚物防渗墙和邻近土体的加速度以及位移协调性变化规律,探讨了防渗体类型、地震加速度以及高聚物密度对墙坝地震响应协调性影响规律,分析了高聚物防渗墙-土石坝结构体系模态,探讨了高聚物防渗墙土石坝的地震响应特征及地震稳定性。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Study on dynamic viscoelastic properties and constitutive model of non-water reacted polyurethane grouting materials
非水反应聚氨酯灌浆材料动态粘弹特性及本构模型研究
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2021.109115
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Jia Li;Jingwei Zhang;Shuo Chen
  • 通讯作者:
    Shuo Chen
基于动态热机械分析的非水反应高聚物材料动态黏弹特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李嘉;张景伟;陈硕;王巨龙
  • 通讯作者:
    王巨龙
A Study on the Interaction Behavior between an Earth-Rock Dam and a New-Typed Polymer Anti-Seepage Wall
土石坝与新型聚合物防渗墙相互作用行为研究
  • DOI:
    10.3390/su142114357
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Sustainability
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jingwei Zhang;Jia Li;Chuhao Huang;Guangzong Liu
  • 通讯作者:
    Guangzong Liu
Static and Dynamic Properties Study on Interface between New Polymer Materials and Silty Clay Based on Ring Shear Tests
基于环剪试验的高分子新型材料与粉质粘土界面静动态性能研究
  • DOI:
    10.3390/polym15030634
  • 发表时间:
    2023-01-26
  • 期刊:
    Polymers
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Li, Jia;Li, Jie;Zhang, Jingwei;Liu, Guangzong
  • 通讯作者:
    Liu, Guangzong
Study on dynamic viscoelastic constitutive model of non-water reacted polyurethane grouting materials based on DMA
基于DMA的非水反应聚氨酯灌浆材料动态粘弹性本构模型研究
  • DOI:
    10.1515/rams-2022-0004
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    REVIEWS ON ADVANCED MATERIALS SCIENCE
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Zhang Jingwei;Li Jia;Huang Chuhao;Chen Shuo
  • 通讯作者:
    Chen Shuo

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其他文献

3D打印辅助微创经皮锁定钢板内固定术治疗锁骨骨折的效果分析
  • DOI:
    10.16548/j.2095-3720.2019.01.011
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    武警后勤学院学报(医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姬文晨;蒋婉婷;李嘉;李萌
  • 通讯作者:
    李萌
堤坝高聚物防渗墙静力荷载试验与数值分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    建筑科学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐建国;杨柳;钟燕辉;李嘉
  • 通讯作者:
    李嘉
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  • DOI:
    10.1183/13993003.congress-2022.3217
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国农村水利水电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜来;李洪;李嘉;黄文典;张陵蕾
  • 通讯作者:
    张陵蕾
Kuramoto-Sivashinsky方程在空间L~2(Ω)上的全局吸引子(英文)
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    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李嘉;李扬荣
  • 通讯作者:
    李扬荣
基于多阶段和分层方法的言语行为分类研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    信息系统学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李嘉;张朋柱;李欣苗
  • 通讯作者:
    李欣苗

其他文献

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基于热-水-力-迁移耦合模型的高聚物隔污墙填埋场污染控制研究
  • 批准号:
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    2022
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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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