地震作用下堆石體錨固效應細觀機制研究

《地震作用下堆石體錨固效應細觀機制研究》是依託武漢大學，由周偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：地震作用下堆石體錨固效應細觀機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周偉
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

我國西南地震帶附近已建或在建了一大批高堆石壩，其中許多壩高達到了200-300m級。由於壩高、庫大，一旦遭遇超強震而失事，其後果不堪構想。由於地震動作用的複雜性、堆石體材料的非連續、非均質及各向異性等使得人們對堆石體宏細觀動力回響機制的認識還不夠深入，關於地震動作用下的堆石體錨固作用的研究還不能滿足工程實踐的需求。本項目以地震動作用下堆石體的細觀回響為研究主線，通過室內動三軸試驗及數值模擬在宏、細觀多層次上研究地震作用下堆石體錨固效應的細觀機制。考慮地震動對顆粒破碎的影響，引入損傷變數建立堆石體動力本構模型；研究堆石顆粒表面細觀特徵對地震回響的影響，建立三維隨機多面體動力接觸模型；提出三維隨機散粒體動力細觀模型，改進現有的堆石體巨觀本構模型。研究成果將有助於推動堆石體宏細觀動力學發展，可為我國西部高地震烈度地區高堆石壩工程的設計、施工提供技術支撐，進一步完善高堆石壩設計理論。

結題摘要

目前，我國西南地震帶附近已建或在建了一批200-300m級高堆石壩，因此深入認識地震作用下的堆石體錨固效應細觀機制並確保大壩在極端條件下的安全穩定有重要的現實意義。本項目以地震動作用下堆石體的細觀回響為研究主線，考慮了動力作用對堆石體顆粒破碎的影響，建立了堆石顆粒動力損傷本構模型。顆粒破碎對顆粒集合體的力學回響有著顯著的影響，本項目一方面研究了考慮真實形狀的單顆粒破碎的力學行為，並發現了顆粒形狀對於破碎強度的韋伯分布影響的一般規律；另一方面，進一步對不同破碎模式帶來的宏細觀影響進行探究，模擬了不同破碎模式下，單軸壓縮實驗中顆粒集合體破碎演化過程及結果，重點探究了靜水壓力狀態對破碎演化帶來的影響，並對破碎發生的空間關係進行了分析。同時，本項目研究了堆石顆粒表面細觀特徵對動力回響的影響，建立了三維隨機多面體顆粒動力接觸模型和錨桿與堆石體相互作用動力接觸模型，提出了考慮堆石體動力錨固效應的三維隨機散粒體模擬方法。通過物理試驗和數值分析，在宏、細觀多層次上揭示動力作用下堆石體的力學回響及錨固效應作用機理；改進了現有的堆石體巨觀動力本構模型，並探討其合理性和適用性，並提出了加錨堆石體巨觀力學參數的確定方法。本項目的研究成果將有助於推動堆石體宏細觀動力學發展，可為我國西部高烈度地震區的200m~300m級高堆石壩建設提供重要的理論依據和技術支持，並推動相關領域設計和研究工作的發展，提高我國高堆石壩的設計和研究水平。