《全級配大壩混凝土裂縫開展機理及失穩擴展特性研究》是依託昆明理工大學，由武亮擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：全級配大壩混凝土裂縫開展機理及失穩擴展特性研究
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：武亮
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於混凝土大壩的重要性，大壩裂縫問題一直是各國水電建設中的重大研究課題。一般材料斷裂特性的研究都是要建立在大量試驗基礎上的，但限於實驗手段和設備要求，要獲得充分的全級配大壩混凝土斷裂力學特性是很困難的。不同於一般脆性材料，混凝土斷裂伴隨著相對較大範圍的斷裂過程區的出現，使得線彈性斷裂力學不能直接套用，其斷裂特性表現為非線性行為。本項目以現場試驗和室內試驗為基礎，藉助反演數值分析計算，圍繞混凝土斷裂過程區的微細觀構成和巨觀特性，從細觀層面上建立材料單元損傷本構關係，揭示裂紋發生髮展的內在機理及演變規律，從巨觀層面上建立混凝土斷裂過程區非線性軟化本構關係，並通過對實驗室小試件尺度效應的分析研究，提出能滿足大壩斷裂分析計算所需的配套室內實驗方法。利用細觀分析的裂面剪下強度和分形研究的裂面幾何性態，研究裂面剪下位移與法向位移的內在關係，建立混合斷裂模式下的斷裂準則，從而揭示出裂縫擴展演化規律。
結題摘要
作為大壩建設所用的全級配混凝土因其擁有大到150 mm的粗骨粒，其許多力學性能與普通混凝土不同。時至今日，雖然對普通混凝土斷裂特性展開了大量的研究，但針對全級配混凝土的研究還很少。一些研究表明，混凝土斷裂能和斷裂韌度會隨骨料尺寸的增大而增大，這意味著全級配混凝土的斷裂性能與普通混凝土會有很大區別。針對全級配混凝土斷裂特性的研究至為重要。 本項目針對全級配混凝土，系統地研究了其斷裂特性和破壞機理，其研究內容和主要成果如下： ① 在細觀層面上，將混凝土視為由砂漿基質、粗骨料和兩者間的界面過渡區（ITZ）組成的三相複合材料，通過各組相材料各自單獨的試驗研究和整體複合材料的理論分析，提出了適合混凝土細觀分析計算的本構模型，同時開發了細觀模型生成軟體，使細觀分析複雜的幾何問題變得程式化，大大提高了使用人員的工作效率。 ② 在巨觀層面上，通過九組楔入劈拉試驗和三組三點彎曲試驗，以及相應的濕篩試驗，分析研究了試件斷裂尺寸效應和形狀效應，建立了室內小試件與大尺寸試件斷裂參數的相關關係。根據試驗結果進行的重複數值計算，提出了一種用於反演擬合斷裂軟化曲線的最佳化算法。進一步的研究證明了這種算法適合全級配混凝土斷裂的室內試驗模擬。 ③ 對於混合型斷裂模式，在巨觀層面上建立了一個考慮斷裂過程區剪下機理的模型，這個模型設定縫面剪力作用是在法向裂面張開位移達到一定量值時才起作用，這個量值通過相應的四點彎曲試驗進行了確定。與此同時，從細觀層面上，提出了一個改進的ITZ本構模型，能全面模擬各種工況條件下的斷裂數值試驗。 本項目的所有研究成果對全面準確地弄清實際工程中的大壩混凝土起裂、穩定開展直至失穩破壞全過程具有重要的套用價值。
