岩体边坡失稳问题损伤断裂演化过程分析的自适应多尺度数值模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11402038
  • 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:
    A1301.岩体力学与土力学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The impetus to the project comes from the engineering geologic disasters, such as landslide, dam break etc. A adaptive multiscale numerical method coupling the discrete element method for fracture analysis and the finite element method for damage analysis, is developed, so as to simulate the generation and evolution of rock fractures and the fracturing failure through the slope. The finite element method simulation based on the continuum model and damage mechanics, covers the whole medium for the simulation, while the localized rock fracturing region is modeled with the discrete particle assembly and numerically simulated with the discrete element method. In the process of generation and evolution of rock fracture, the region numerically simulated with the discrete element method is enlarged, to make sure the whole rock fracturing region is completely covered by the discrete element simulation. Therefore, the whole evolutionary process from the localized rock fracture to the fracturing failure through the slope may be simulated. The present adaptive multiscale numerical method not only greatly enhances the computational efficiency, but also is capable of simulating microscopic uncontinuous failure phenomena occurring in the evolutionary process of rock damaging and fracturing failure, and illustrating the mechanism of microscopic failure. With the comparison between the numerical results obtained by the multiscale simulation and the results obtained by the large centrifuge mechanical experiment simulation, the availability and applicability of the proposed multiscale method is illustrated. Moreover, the multiscale numerical simulation and the large centrifuge mechanical experiment simulation are combined with each other to study influential factor, causative mechanism and the mode of deformation and fracturing failure of the rock slope.
以山体滑坡、溃坝等工程地质灾害为背景,发展模拟边坡内岩体裂缝生成、扩展以及边坡贯穿性断裂破坏的耦合断裂分析离散元法和损伤分析有限元法的自适应多尺度分析方法。将基于连续体模型的损伤力学有限元法模拟覆盖边坡的计算全域,对岩体开裂的局部区域采用散粒集合体模型,进行离散元法模拟,在岩体裂缝不断生成和扩展的过程中,相应地扩大离散元模拟区域的范围,保证离散元法计算能够覆盖全部的岩体开裂区域,以模拟岩质边坡的局部开裂到整体贯穿性断裂破坏的过程。此自适应多尺度数值模拟算法将不仅具有在计算效率上的高效性,而且能够即时地捕捉岩体在损伤断裂破坏的演化过程中的细观非连续性破坏现象并揭示其细观破坏机理。将岩体边坡溃滑灾害的多尺度数值计算结果和大型离心机试验模拟结果相对比,论证所发展的多尺度方法的有效性和适用性。并且将多尺度数值模拟结合大型离心机试验模拟,进一步研究岩体滑坡灾害的影响因素、形成机理及变形破坏机制模式。

结项摘要

在岩石的破坏过程中,岩石内小尺度的天然微裂缝通过扩展贯通发展为大尺度的贯穿性破坏裂缝。岩石断裂破坏具有微裂缝损伤向大裂纹断裂的发展演化过程。本项目以大型水电站建设的岩体边坡为工程背景,基于连接尺度方法的离散元和有限元的耦合计算框架,本文发展了耦合损伤力学有限元方法和断裂力学颗粒离散元方法的连接尺度方法,以此模拟岩石破坏的断裂损伤耦合过程。在细观尺度上,采用颗粒间的细观胶结接触模型和光滑节理模型,模拟岩石宏观大尺度裂缝发展的断裂过程。修正现有的统计损伤本构模型,分别针对拉剪和压剪损伤状态采用相应不同的本构模型及模型参数定义。给出修正的统计损伤本构模型参数的拟合计算过程。开展岩石三轴压缩卸荷声发射试验,测定岩石在开挖卸荷工况下的三轴抗压强度指标,获得相应的岩石物理力学参数,为后期岩体边坡工程计算的开展提供依据。并根据岩石试验数据、工程现场监测数据与数值模拟结果的对比,说明所发展的模型和数值方法的有效性。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
岩溶隧道涌突水形成机制及安全厚度研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    人民长江
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐钟;邓辉;邓书金;涂国祥;万柯
  • 通讯作者:
    万柯
钻爆施工隧道围岩爆破损伤累积效应研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水利水电技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐钟;邓辉;卢平;彭良田;万柯;雷鹏博
  • 通讯作者:
    雷鹏博
隧道岩溶段涌水突泥风险评价体系初探
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水利水电技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐钟;邓辉;卢平;彭良田;万柯;雷鹏博
  • 通讯作者:
    雷鹏博

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其他文献

离散颗粒集合体-Cosserat连续体模型的连接尺度方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    计算力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万柯;李锡夔
  • 通讯作者:
    李锡夔
颗粒材料多尺度分析的连接尺度方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Cellular and Molecular Life Sciences
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    李锡夔;万柯
  • 通讯作者:
    万柯

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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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

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          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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