高拱壩壩踵真實工作機制宏細觀研究與安全評價方法

《高拱壩壩踵真實工作機制宏細觀研究與安全評價方法》是依託清華大學，由潘堅文擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高拱壩壩踵真實工作機制宏細觀研究與安全評價方法
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：潘堅文
• 項目類別：面上項目

項目摘要

壩踵區是決定高拱壩運行安全性的一個重要部位。多拱梁法和有限元分析均表明，壩踵部位是高拱壩的高拉應力區，而我國多座高拱壩實際觀測到較大的壩踵壓應力，與計算結果相悖。然而，國內外卻不乏由於壩踵開裂而付出慘重代價的工程實例。本項目的目標是探求高拱壩壩踵的真實工作機制，充分掌握其細巨觀工作性態，進而準確評價壩踵開裂風險。壩踵工作性態受施工過程影響，同時壩踵區混凝土-基岩力學性能和混凝土濕脹效應也影響其應力狀態。通過物理試驗和建立黏結顆粒元-有限體積耦合數值模型，從細觀層面揭示混凝土-岩石體系損傷演化及其自組織受力調整規律，研究高壓水環境下水-砼耦聯致脹機理，構建基於細觀機理的混凝土-岩石損傷本構模型。發展考慮混凝土分倉澆築、封拱灌漿、分期蓄水、溫度變化，以及壩踵混凝土-基岩損傷演化和高壓水-砼致脹效應的巨觀仿真方法，計算壩踵真實工作性態，定量分析壩踵開裂狀態，為高拱壩壩踵安全評價提供科學依據。

結題摘要

壩踵區是決定高拱壩運行安全性的一個重要部位。多拱梁法和有限元分析均表明，壩踵部位是高拱壩的高拉應力區，而我國多座高拱壩實際觀測到較大的壩踵壓應力，與計算結果相悖。然而，國內外卻不乏由於壩踵開裂而付出慘重代價的工程實例。本項目的目標是探求高拱壩壩踵的真實工作機制，充分掌握其細巨觀工作性態，進而準確評價壩踵開裂風險。基於此，本項目建立了混凝土-岩石細觀數值模型，可研究混凝土與岩石系統的相互作用損傷演化機理，研究混凝土-岩石系統力學性能的自調整規律，是高混凝土壩壩基真實工作性態研究的基礎模型。考慮混凝土非均勻性、地基因素、谷幅變形等效應，揭示了高拱壩強震破損機理，為保障高壩工程抗震安全性提供理論和技術支持。建立了基於真實測量數據的混凝土壩真實性態仿真分析方法，揭示混凝土壩從施工過程到運行期的行為，對保障大壩安全運行有重要意義。提出的水泥基膠凝顆粒料，在土石邊坡、土石壩等水工結構的加固和維護、提高結構韌性和安全性方面，有廣闊的套用前景。發表學術論文14篇，其中SCI收錄論文9篇，授權發明專利1項。獲得2016年教育部技術發明獎一等獎1項，2017年四川省科學技術進步獎一等獎1項，2017年中國水力發電工程學會科學技術獎一等獎1項。獲2019年中國水力發電學會第七屆水工抗震防災學術交流會優秀論文獎。項目負責人入選中國水利學會青年人才助力計畫，北京市優秀人才培養資助計畫青年骨幹項目。培養畢業博士研究生2人，碩士研究生5人。