《水下接觸爆炸條件下的高拱壩毀傷機理》是依託武漢大學，由王高輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水下接觸爆炸條件下的高拱壩毀傷機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王高輝
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高壩失事後果嚴重，爆炸荷載作用下高壩的抗爆安全評價及防護是高壩樞紐安全運行領域的重要研究課題；高拱壩由於壩體較薄，當壩體遭受炸彈命中等接觸爆炸作用時，大壩安全性將面臨嚴重威脅。本項目擬針對接觸爆炸條件下高混凝土拱壩的抗爆安全問題，研究水下接觸爆炸條件下的衝擊波傳播與爆轟產物水下膨脹運動過程、水-爆炸荷載-壩作用系統的多介質動態耦合作用機制，建立基於SPH-FEM的接觸爆炸荷載與壩體和庫水相互作用的全耦合模型，揭示水下接觸爆炸條件下高拱壩的衝擊損傷機制、衝擊波和爆轟產物聯合作用下的壩體破壞發展過程和壩體毀傷空間分布特徵，為水下接觸爆炸條件下高拱壩的毀傷效應評估提供理論基礎和技術支撐，具有重要的理論意義和工程價值。
結題摘要
高拱壩由於壩身較薄，當壩體遭受來自恐怖攻擊或局部戰爭的接觸爆炸荷載作用時，大壩安全性將面臨嚴重的威脅。因此，本項目針對水下接觸爆炸條件下高拱壩的動態回響和破壞過程開展研究，主要研究內容包括水下接觸爆炸條件下的多介質動態耦合作用機制、接觸爆炸荷載與壩體和庫水相互作用的全耦合模型、水下接觸爆炸作用下高拱壩的毀傷機理及特性。取得的研究成果主要包括：（1）構建了近自由面和近結構面的水下接觸爆炸全耦合模型，該模型可有效捕捉近邊界面水下爆炸的不穩定氣穴效應，探討了空氣隔層對水下爆炸衝擊波的緩衝效應，揭示了空氣隔層的運動發展過程；（2）通過以“炸藥半徑與格線尺寸之比”作為格線尺寸劃分依據，提出了一種適用於不同爆炸當量環境的格線尺寸確定方法，建議的格線尺寸取炸藥半徑的1/3~1/6，克服了傳統建模方法難於建立高壩作用系統大型精細爆炸模型的局限；（3）水下接觸爆炸荷載作用下，高拱壩上游壩面在爆轟產物及高溫高壓衝擊波荷載直接作用下出現爆炸壓縮漏斗坑破壞，隨後爆坑周圍出現裂縫並向壩體內部拓展，壩體下游面受到反射拉伸波的作用出現拉伸破壞，並朝上游面發展，最終與爆坑邊緣向下游延伸的裂縫貫通形成貫穿性裂縫。相較於近場水下非接觸爆炸，水下接觸爆炸時壩體損傷情況更複雜、破壞程度更嚴重。結合本項目的研究，共發表論文18篇，其中SCI收錄13篇，EI收錄5篇；出版學術專著一部，授權發明專利4項；培養碩士研究生3人。本項目的研究成果對加深高拱壩爆炸毀傷機理及抗爆安全性能的認識具有一定的意義，可為我國高拱壩抗爆防護設計提供理論基礎。
