《災變條件下特高混凝土壩失效破壞的關鍵力學問題》是依託河海大學，由任青文擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：災變條件下特高混凝土壩失效破壞的關鍵力學問題
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：任青文
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究內容為：(1) 非均質脆性材料的損傷破壞機制，包括全級配水工混凝土材料靜、動力特性和本構關係，地震作用下混凝土裂紋的萌生擴展機制，岩體和軟弱結構面破壞特性。(2) 特高混凝土壩多場耦合模型與多尺度分析方法，包括應力場與溫度場、應力場與滲流場的耦合作用機制，特高混凝土壩溫度場、滲流場與應力場耦合的模型和分析方法，大尺度水工混凝土結構多尺度分析理論與方法。(3) 災變條件下高混凝土壩失效破壞機制、分析方法與破壞判據，包括特高混凝土壩發生整體失效的災變條件，裂紋對特高混凝土壩工作性態和安全性的影響，特高混凝土壩災變破壞的全過程和破壞機制，破壞判據與安全控制標準。.通過研究，揭示溫度場、滲流場和應力場耦合作用下特高混凝土壩裂紋萌生與擴展機理，極端條件下特高混凝土壩整體失效破壞的過程與動力學機制，建立三維大尺度水工混凝土結構破壞分析的理論和方法，為特高混凝土壩的建設和安全評價提供科學依據。
結題摘要
隨著國民經濟發展對綠色能源需求的急劇增大，我國正在西部地區大江大河上修建不少300米級的特高混凝土壩。由於壩址地區地形地質條件複雜、環境惡劣、地震烈度高，為了保證高壩在眾多風險源作用下的建設和運行安全，需要對災變條件下高混凝土壩失效破壞的關鍵力學問題進行深入研究。 本項目的研究內容為：(1) 非均質脆性材料的損傷破壞機制，包括非均質全級配水工混凝土材料靜、動力特性和本構關係，地震動作用下混凝土裂紋的萌生擴展機制，岩體和軟弱結構面的破壞特性。(2) 特高混凝土壩多場耦合模型與多尺度分析方法，包括應力場與溫度場、應力場與滲流場的耦合作用機制，特高混凝土壩溫度場、滲流場與應力場耦合的模型和分析方法，大尺度水工混凝土結構的多尺度分析理論與方法。(3) 災變條件下高混凝土壩失效破壞機制、分析方法與破壞判據，包括裂紋對特高混凝土壩工作性態和安全性的影響，特高混凝土壩災變破壞的全過程，破壞機制和破壞判據。 通過高混凝土壩在災變條件下從局部損傷到整體失效過程中四個關鍵力學問題的研究，取得的重要成果主要有：(1) 在高混凝土壩局部損傷開裂方面，揭示了含初始缺陷混凝土靜動態力學性能的變化規律, 建立了相應的損傷本構模型和破壞準則；發展了靜動力荷載作用下、考慮非均勻性的混凝土開裂分析的擴展有限元方法；提出滿足防滲要求的混凝土壩開裂判據，這是一種全新的基於結構性能的混凝土開裂判據。 (2) 在高混凝土壩整體失效破壞方面，建立了完整的PD算法體系，實現了高混凝土壩漸進破壞全過程的PD模擬；發展了基於比例邊界有限元的大壩地震回響分析方法；提出結構整體破壞的能量判據。(3) 解決了高混凝土壩從局部損傷到整體破壞分析中的若干關鍵力學問題，包括構建了多尺度PD本構模型，實現了考慮滲流-應力耦合的水力劈裂過程數值模擬，揭示了熱力耦合分析中開裂對混凝土導熱係數的影響規律。 研究成果為高混凝土壩動力災變破壞模擬和安全評價提供理論依據與分析手段。
