深部复合挤压地层双护盾TBM护盾卡机致灾机理及主动防控技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51879284
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0905.水工岩土工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Double-shield TBM (tunnel boring machine) was adopted in deep buried long tunnel construction more and more. While for the deep composite extrusion stratum, the double-shield TBM is ineffective due to the uncertainty of the extruded stratum deformation mechanism, the unsuitability of the traditional judging criterion of rock large deformation, the absence of discriminant criteria for shield blocking, and the scarcity of theory and technology for active prevention and control. The frequently occurring problem is shield blocking, which may affect the safety of personnel and equipment, cause the delay of project construction. Based on the complex loading and unloading stress path of surrounding rock, the laboratory test and numerical simulation will be conducted to explore the mechanism of extrusion deformation in deep composite strata. The PFC-FLAC coupling technology and refinement model will be applied to study on the mechanism of shield blocking induced problems, and then to establish the discriminant criterion of shield blocking in deep composite extrusion stratum. Research on the effect law of surrounding rock rapid support method and its efficiency will be performed on the basis of simple supported beam theory and mold bag grouting technique, combined with physical model and numerical experiment, to form the active prevention and control theory and technology of double-shield TBM in deep composite extrusion stratum. Considering the actual working conditions of double-shield TBM in deep composite extrusion stratum, this study has scientific and practical significances in improving and completing mechanism and prediction of TBM shield blocking and in enhancing the disaster prevention and construction safety of deep boring engineering.
双护盾TBM在深埋长隧洞工程中愈来愈多被采用,挤压地层变形机理不清、传统围岩大变形判别标准对该设备不适合、护盾卡机判别准则缺失、卡机灾害主动防控理论及技术罕见,使得双护盾TBM在面临深部复合挤压地层时束手无策,常发生护盾卡机灾害,威胁人员设备安全的同时延误工程建设。拟从围岩复杂加卸载应力路径出发,进行岩石室内和数值仿真试验,阐释深部复合地层挤压变形机理。借助PFC-FLAC耦合技术和精细化模型,研究护盾卡机孕育致灾机理,建立深部复合挤压地层双护盾TBM卡机灾害判别准则。基于简支梁理论和模袋灌浆技术,结合物理模型与数值试验,研究围岩快速支护方法及效用影响规律,构建围岩快速支护及扩挖组合的深部复合挤压地层双护盾TBM卡机灾害主动防控理论和技术。本研究更贴合深部复合挤压地层双护盾TBM卡机实际,对完善TBM卡机机理及预测判别,提高深部工程灾害防治、施工安全等方面具有重要的科学和应用价值。

结项摘要

双护盾TBM在深埋长隧洞工程中愈来愈多被采用,挤压地层变形机理不清、传统围岩大变形判别标准对该设备不适合、护盾卡机判别准则缺失、卡机灾害主动防控理论及技术罕见,使得双护盾TBM在面临深部复合挤压地层时束手无策,常发生护盾卡机灾害,威胁人员设备安全的同时延误工程建设。针对这一问题,系统研究了双护盾TBM掘进过程中围岩复杂加卸载应力路径,归纳整理了地下洞室开挖围岩主应力及方法变化规律。基于该规律,进行了岩石复杂应力路径下室内和PFC数值仿真试验,阐述了深部复合地层挤压变形机理。进行了PFC-FLAC耦合技术的研究,并建立了双护盾TBM掘进过程PFC-FLAC的精细化模型,研究了双护盾TBM掘进过程围岩裂化屈服的机理;依托多雄拉隧洞双护盾TBM卡机工程案例,采用FLAC3D建立了卡机洞段的精细化数值仿真模型,研究揭示了双护盾TBM掘进过程中围岩与护盾接触关系变化、塑性区演化、TBM所需克服摩阻力的变化,从最大推力和所需克服摩阻力角度揭示了护盾卡机孕育致灾机理。利用随机岩体、地应力赋值的方法,考虑围岩与护盾预留变形量值,进行了大量的数值仿真实验,建立了深部复合挤压地层双护盾TBM卡机灾害判别准则。最后,基于简支梁理论和模袋灌浆技术,结合物理模型、数值试验和现场试验,研究了围岩快速支护方法及效用影响规律,构建了围岩快速支护及扩挖组合的深部复合挤压地层双护盾TBM卡机灾害主动防控理论和技术。本研究更贴合深部复合挤压地层双护盾TBM卡机实际,对完善TBM卡机机理及预测判别,提高深部工程灾害防治、施工安全等方面具有重要的科学和应用价值。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Establishment and application of a general back-analysis database for determining the mechanical parameters of surrounding rock
围岩力学参数通用反分析数据库的建立及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Arabian Journal for Science and Engineering
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Lipeng Liu;Yuanqiao Ling;Cong Wei
  • 通讯作者:
    Cong Wei
Experimental investigation on deformation and strength behavior of marble with the complex loading-unloading stress path
复杂加卸载应力路径下大理石变形与强度行为的实验研究
  • DOI:
    10.1155/2020/8853044
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Hindawi Limited
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Chen;Lipeng Liu;Cong Yu
  • 通讯作者:
    Cong Yu
LDP曲线数值求解中波浪形发展问题的解决
  • DOI:
    10.11705/j.issn.1672-643x.2019.01.31
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水资源与水工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李昌博;姚磊华;刘立鹏;孙兴松
  • 通讯作者:
    孙兴松
Corrosion investigation of rock anchors served over 10 years in underground powerhouse of a hydropower station
某水电站地下厂房使用10年以上岩锚腐蚀调查
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Advances in Materials Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tao Yin;Xingsong Sun;Yujie Wang;Yufei Zhao
  • 通讯作者:
    Yufei Zhao
Big data-based boring indexes and their application during TBM tunneling
基于大数据的掘进指标及其在TBM掘进中的应用
  • DOI:
    10.1155/2021/2621931
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advances in Civil Engineering
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Shuangjing Wang;Yujie Wang;Xu Li;Lipeng Liu;Hai Xing;Yunpei Zhang
  • 通讯作者:
    Yunpei Zhang

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  • 通讯作者:
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    2022
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    --
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    --
  • 作者:
    郭啟良;丁立丰;王成虎;刘立鹏
  • 通讯作者:
    刘立鹏

其他文献

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刘立鹏的其他基金

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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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