深部-海底开采岩体损伤力学特性与破坏机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51574014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0404.矿山开采基础理论
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

It takes engineering rock mass in deep-undersea mining as the research subject, damage mechanics experiments and tests with different scale, confining pressure, load and unload,water and chemical reaction, seepage velocity and dynamic load will be carried out based on complex engineering geological and hydrogeological environment of high stress, transient unload, high pressure seepage and chemical corrosion of bedrock brine, and high frequency blasting disturbance. . The damage and weakening effects of physico-chemical and mechanical parameters, the failure mode of crack initiation, propagation, connection and coalescence of rock mass will be obtained. The strain-energy density function, damage tensor, permeability tensor and initial crack strength criteria expressions of rock mass equivalent damage will be deduced to establish chemical damage and weakening mechanics model and strength criterion of rock mass in the effect of bedrock brines, water and different chemical solutions with different flow pressure and velocity.. The transformation mechanisms of stress adjustment and transfer, energy aggregation, storage, transfer and release in rock under different coupled static-dynamic load and unload will be studied to reveal fracturing mechanism and nonlinear cumulative characteristics and to establish critical perturbation mechanism, catastrophe model and theoretical mechanics criteria of rock mass failure in the effect of high stress, transient unload and high frequency blasting disturbance. . The damage mechanics model under mechanical-hydrological-chemical-disturbed coupling of rock mass in deep-undersea mining will be established, and quantification parameters of coupling strength will be deduced to reveal the damage and failure mechanism of rock mass and its dynamic evolution characteristics which will lay the theoretic foundation for dynamic disaster temporal and spatial prediction in deep-undersea mining.
以深部-海底开采工程岩体为研究对象,基于高应力、强卸载、基岩卤水高压渗流与化学侵蚀及爆破扰动等复杂工程与水文地质环境,通过不同(尺度-围压-加卸载-水化学作用-渗流-动载扰动)模式岩石(体)损伤力学实验与测试,得到岩石物化、力学参数损伤劣化效应与裂纹萌生-扩展-贯通破坏模式,推导不同水化学溶液作用下岩体等效损伤应变能密度函数、损伤张量与渗透张量演化方程及初始裂纹强度判别表达式;研究不同加卸载模式下岩石内部应力调整→转移、能量聚集→存储→传递→释放转化机制,建立高应力强卸载与爆破扰动岩体疲劳损伤碎裂机理及非线性累积特性,推导岩体破坏的临界微扰机制、突变模型与力学判据;建立深部-海底开采多场耦合岩体损伤力学模型,推导耦合强度量化参数;揭示深部-海底开采岩体损伤破坏机理及动力学演化特征,为深部-海底开采岩体动力灾害时空预报奠定理论基础。

结项摘要

本项目以深部-海底开采工程岩体,综合考虑高应力、渗流、化学腐蚀及开采扰动等复杂工程及水文地质条件,通过多场耦合作用下采动岩体损伤本构模型及破裂过程的渗流-应力耦合特征、岩石损伤破裂演化模型及强度劣化影响、复杂应力条件下岩石岩爆倾向性及深部开采岩爆预紧控制技术等系统研究,探讨了深部-海底开采岩体损伤破坏机理及动力学演化特征,为深部-海底开采岩体动力灾害时空预报奠定理论基础。项目取得以下创新性研究成果:.(1)通过不同酸性、流速水化学溶液作用后的花岗岩岩石力学试验,量化分析了水化学溶液作用下花岗岩主要力学参数的损伤劣化规律,建立了自然状态和水化学溶液作用下裂隙岩石的损伤变量演化方程与本构模型,揭示了深部-海底开采岩体损伤破坏机理及动力学演化特征。.(2)从埋深、水压力、应力、尺寸效应等方面分析了采动损伤岩体渗流特性;引入“表征单元体”的概念,建立了反映岩体非均匀性和各项异性的三维渗流-应力场耦合的数学模型,推导了采动岩体损伤破裂后的本构方程、损伤张量和渗透张量演化方程及多场耦合强度量化参数表达式。.(3)利用FLAC3D软件对矿区深部矿体开采、巷道开拓进行考虑酸性高矿化度地下水对岩体侵蚀效应的流固耦合数值计算,研究深部生产活动的应力场、位移场分布特征,为实现矿山安全高效生产的目标提供保障。.(4)基于颗粒流(PFC)理论,运用PFC兼容的FISH语言编译了岩石非均质几何程序。构建了岩石单轴和三轴压缩试验的非均质几何模型,研究了荷载作用下岩石疲劳损伤破坏机理、非线性累积特性和规律,以及相应的岩石力学参数损伤弱化效应。.(5)总结循环加卸载条件下岩石内部能量的聚集→存储→传递→释放转化机制、裂隙损伤应力演化过程及基本力学参数的演化规律,分析了不同加卸载条件下岩石的岩爆倾向性指标。.(6)揭示开挖前后巷道围岩能量聚集、转移和耗散规律,获得三山岛金矿深井开挖扰动后围岩能量场的分布特征,对巷道围岩内可能发生岩爆区域的空间分布进行预测,建立相应的深部-海底采动岩体岩爆预报和灾害时空预警系统并提出有效的主动防控措施。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
酸性化学溶液作用下花岗岩力学特性与参数损伤效应
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2015.0845
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苗胜军;蔡美峰;冀东;郭奇峰
  • 通讯作者:
    郭奇峰
Rock burst prediction based on in-situ stress and energy accumulation theory
基于地应力与能量积累理论的岩爆预测
  • DOI:
    10.4171/ggd/366
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Sheng-Jun Miao;Mei-Feng Cai;Qi-Feng Guo;Zheng-Jun Huang
  • 通讯作者:
    Zheng-Jun Huang
Damage effects and mechanisms in granite treated with acidic chemical solutions
酸性化学溶液处理花岗岩的损伤效应及机制
  • DOI:
    10.1016/j.ijrmms.2016.07.002
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Miao Shengjun;Cai Meifeng;Guo Qifeng;Wang Peitao;Liang Mingchun
  • 通讯作者:
    Liang Mingchun
Displacement and landslide forecast based on animproved version of Saito’s method together with the Verhulst-Grey model
基于 Saito 方法的改进版本和 Verhulst-Grey 模型的位移和滑坡预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Arabian Journal of Geosciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shengjun Miao;Xin Hao;Xuelian Guo;Zimu Wang;Mingchun Liang
  • 通讯作者:
    Mingchun Liang
Damage constitutive model and variables of crackedrock in hydro-chemical environment
水化学环境下裂隙岩体损伤本构模型及变量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Technical Gazette
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sheng-jun Miao;Mei-feng Cai;Qi-feng Guo;Dong Ji
  • 通讯作者:
    Dong Ji

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其他文献

脆性硬岩CWFS强度准则模型等效塑性参数优化研究
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    --
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    谭文辉
混合花岗岩加载细观力学特性及破裂演化规律
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    江苏大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苗胜军;杨志军;龙超;任奋华
  • 通讯作者:
    任奋华
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  • DOI:
    10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.004
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    工程科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张英;苗胜军;郭奇峰;王培涛
  • 通讯作者:
    王培涛
三山岛金矿地应力场测量及结果分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国矿业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王双红;蔡美峰;苗胜军;欧阳振华
  • 通讯作者:
    欧阳振华
深部矿井开采巷道地压与位移检测研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
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    中国矿业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李正胜;苗胜军;任奋华;杨文亮
  • 通讯作者:
    杨文亮

其他文献

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苗胜军的其他基金

深部开采复杂应力环境岩体时效损伤理论与灾变临界判识
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    52374077
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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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