基于劈裂-压密模式的含黏性土砂层注浆机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51909270
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    张连震
  • 依托单位：
    中国石油大学（华东）
  • 学科分类：
    E0905.水工岩土工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Fracture- compaction mode is the main grouting mode in grouting engineering projects for clayey sand. However, current sand grouting design method is based on permeation mode, which is hard to guide grouting design in clayey sand. In this project, many research methods, such as theoretical analysis, laboratory test and physical simulation test, will be adopted to study fracture- compaction grouting mode in clayey sand. Based on laboratory tests of sand injectability and fracturing critical condition, occurrence conditions of fracture- compaction grouting mode will be acquired. To study interfacial stress coupling effect between grout flow and sand compaction deformation, new algorithm for calculating grouting process will be developed. Spatial shape characteristics of grouted body will be analyzed which is composed of grout vein, compacted sand and original sand. Fracture-compaction grouting diffusion law will be revealed. Growth of clayey sand performance originated from compaction effect will be tested. Equivalent calculation method for performance parameters of fracture- compaction grouted body will be studied and put forward. Based on analysis of anisotropy and spatial attenuation characteristics of performance of grouted body, synergistic reinforcement mechanism of grout vein and compacted sand will be revealed. Research results are helpful to complement sand grouting theory, and provide the theoretical basis for fracture- compaction grouting design in clayey sand.
在含黏性土砂层注浆工程中，劈裂-压密模式是其主要注浆模式，而目前的砂层注浆设计理论大多基于渗透模式，难以适用于含黏性土砂层的注浆设计。本项目拟采用理论分析、室内试验和物理模拟试验相结合的方法，针对含黏性土砂层劈裂-压密注浆模式开展研究。基于多因素全面注浆试验，研究砂层渗透可注性条件与注浆起劈条件，建立劈裂-压密注浆模式的发生判据；研究浆液流动与砂层压密变形之间的界面应力耦合效应，开发注浆扩散过程迭代算法，分析单一序次与多序次浆脉的空间形态特征，揭示含黏性土砂层劈裂-压密注浆扩散规律；研究压密效应对含黏性土砂层性能的强化作用，提出劈裂-压密注浆加固体宏观性能指标的等效计算方法，分析注浆加固体性能的各向异性与空间衰减特征，揭示浆脉骨架与压密砂层的协同加固机制。研究成果有助于补充和完善砂层注浆控制理论，为含黏性土砂层劈裂-压密注浆设计提供理论依据。

结项摘要

在含黏性土砂层注浆工程中，劈裂-压密模式是其主要注浆模式，而目前的砂层注浆设计理论大多基于渗透模式，难以适用于含黏性土砂层的注浆设计。本项目拟采用理论分析、室内试验和物理模拟试验相结合的方法，针对含黏性土砂层劈裂-压密注浆模式开展研究。基于多因素全面注浆试验，获得了砂层渗透可注性条件与注浆起劈条件，建立了劈裂-压密注浆模式的发生判据；研究了浆液流动与砂层压密变形之间的界面应力耦合效应，开发了注浆扩散过程迭代算法，分析了单一序次与多序次浆脉的空间形态特征，揭示了含黏性土砂层劈裂-压密注浆扩散规律；研究了压密效应对含黏性土砂层性能的强化作用，提出了劈裂-压密注浆加固体宏观性能指标的等效计算方法，分析了注浆加固体性能的各向异性与空间衰减特征，揭示了浆脉骨架与压密砂层的协同加固机制。研究结果表明：黏性土含量是影响砂层压密特性的主控因素，当黏性土含量低于25%左右时，砂层压缩过程中会形成砂骨架，砂层整体可压缩性较差；砂层注浆起裂方向与劈裂通道扩展方向均与大主应力方向一致，浆脉厚度在浆脉扩展方向上存在明显衰减；劈裂-压密注浆对劈裂通道两侧砂层的影响范围非常有限（20~40cm）。劈裂-压密注浆加固体性能各向异性显著，平行浆脉方向的抗变形能力要优于垂直浆脉方向，但抗剪性能及抗渗性能均弱于垂直浆脉方向，平行浆脉方向的粘聚力与渗透系数是劈裂-压密注浆效果的两个短板；注浆压密作用可显著提升砂层的各项性能指标，在2MPa注浆压力的压密作用下，砂层压缩模量增长了6~10倍，粘聚力增长了40~110kPa，内摩擦角提高了12~15°，渗透系数降低了2~5个数量级；砂层黏性土含量的增加可有效弥补砂层劈裂-压密注浆加固体性能的两个短板，当砂层黏性土含量小于临界黏性土含量时，砂层无法通过劈裂-压密注浆方式进行有效加固。研究成果有助于补充和完善砂层注浆控制理论，为含黏性土砂层劈裂-压密注浆设计提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Test on Compaction Reinforcement Effect of Sand
砂的压实加固效果试验
  • DOI：
    10.1155/2020/3685619
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Advances in Materials Science and Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Lianzhen Zhang;Qingsong Zhang;Zhipeng Li;Hongbo Wang
  • 通讯作者：
    Hongbo Wang
Permeation grouting diffusion mechanism of quick setting grout
速凝浆液渗透注浆扩散机理
  • DOI：
    10.1016/j.tust.2022.104449
  • 发表时间：
    2022-03-10
  • 期刊：
    TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Zhang, Lianzhen;Yu, Rangang;Chu, Yuntian
  • 通讯作者：
    Chu, Yuntian
Quantitative Design Method for Grouting in Sand Layers: Practice in Qingdao Metro Line 2
砂层注浆定量设计方法——在青岛地铁2号线的实践
  • DOI：
    10.3390/pr10050840
  • 发表时间：
    2022-04
  • 期刊：
    Processes
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Zhipeng Li;Lianzhen Zhang;Dayong Sun;Qingsong Zhang;Deming Wang;Lige Wang
  • 通讯作者：
    Lige Wang
Rheological characteristics of cement-sodium silicate grout in its fluid–solid phase transition process
水泥-水玻璃浆液流固相变过程的流变特性
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2022.129443
  • 发表时间：
    2023-01
  • 期刊：
    Construction and Building Materials
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Zhang Lianzhen;Han Xu;Zhang Qingsong;Chu Yuntian;Liu Jun
  • 通讯作者：
    Liu Jun
砂层压密加固效应室内试验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    铁道工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张连震;李志鹏;张庆松;俞然刚;冯慧君
  • 通讯作者：
    冯慧君

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其他文献

基于PSO-LSSVM的砂层可注性预测模型及其敏感性分析
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    郭焱旭
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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    张建伟
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    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘人太;朱光轩;张连震;潘东
  • 通讯作者：
    潘东
地下工程富水软弱地层注浆加固理论研究新进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
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  • 作者：
    张庆松;张连震;李鹏;冯啸
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    冯啸
富水砂层合理注浆终压室内试验
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姜鹏;张庆松;刘人太;刘亚南;张连震
  • 通讯作者：
    张连震

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张连震的其他基金

基于浆-岩-水耦合效应的海底隧道富水裂隙岩体注浆机理研究
  • 批准号：
    52179120
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    58 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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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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