基于海水劣化作用的断层破碎带注浆加固机理及长期稳定性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51879152
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 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

Currently, the grouting method for fault fractured zone of subsea tunnel is borrowed from that of mountain tunnel construction, which overlooks the influence of chemical erosion and seepage force on grouting process, and is not sufficient for long-period safety of construction. In this research, based on analyzing research status in our country and overseas, various research methods are used for investigation, such as theoretical analysis, numerical simulation, laboratory test, model test and field test. Firstly, a discrete-continuum coupled mechanical model is proposed based on the non-continuum and inhomogeneous property, to study the influence of grout vein structure and the cementation force on grouting interface, and to reveal the mechanism of grouting reinforcement of fault fractured zone. Then, the influence of ion erosion and seepage force, and their coupling effect are revealed with consideration of seawater condition. The time decreasing factor of grout reinforced body is established and a time prediction model for strength decreasing degree is proposed. Finally, a creep deformation model of surrounding rock is proposed with consideration of crustal stress, seepage force and ion erosion. A critical value of grouting reinforcement and a security factor are proposed for long-period safety of subsea tunnel and field tests are carried out to test and improve the research results, to minimize engineering disasters and accidents, and enhance the construction safety and disaster prevention ability, which is of great theoretical and practical meaning.
目前海底隧道破碎带注浆加固理论和设计方法多参考陆域隧道,较少考虑海水离子侵蚀和长期渗流的影响,难以满足工程长寿命安全需求。本项目在分析国内外研究现状基础上,拟运用理论分析、数值模拟、室内试验、模拟试验及现场试验相结合的方法开展研究:首先,充分考虑断层破碎带非连续、非均质特性,建立断层破碎带离散-连续耦合力学模型,分析注浆界面胶结与浆脉骨架支撑及其共同作用机制,揭示断层破碎带注浆加固机理;其次,研究并揭示海水条件下,破碎带注浆加固体在离子侵蚀、长期渗流及其耦合作用下的劣化机制,获得加固体强度的时间劣化因子,建立其强度劣化的时间预测模型;最终,建立考虑地应力、渗透压力、离子侵蚀劣化作用下的围岩蠕变模型,提出满足海底隧道长寿命安全的注浆加固临界力学指标与安全系数,并通过现场试验进行研究成果的验证和完善。研究成果对于控制海底隧道重大工程灾害的发生,保障工程长寿命安全具有重大的理论和实践价值。

结项摘要

本项目围绕海水劣化作用下的断层破碎带注浆加固机理和长期稳定性等关键科学问题,开展了大量研究工作,按时完成了项目任务书规定的各项任务。在海底隧道断层破碎带注浆加固机理、海水条件下破碎带注浆加固体强度劣化机理和断层破碎带变形机制与隧道长期稳定性等方面取得了重要进展,主要如下:. (1)针对典型围岩试样开展三轴试验,建立了海底隧道断层破碎带岩体本构模型。建立了张性与剪性注浆充填结构面的剪切力学分析模型,揭示了注浆充填结构面的剪切破坏机制与注浆加固机理。建立了断层破碎带加固体强度表征方法,揭示了断层破碎带注浆加固机理。. (2)分析总结了断层破碎带加固体在海水环境条件下力学强度的长期变化规律,揭示了离子浓度、侵蚀时间对注浆加固体强度的长期劣化机制。明确了化学侵蚀与长期渗流耦合作用下注浆加固体强度的衰减规律和劣化机制,获得了加固体强度的时间劣化因子,建立了其强度劣化的时间预测模型。. (3)建立了加固体损伤演变方程及损伤数学模型,揭示了海洋环境下围岩的长期变形机制。提出了满足海底隧道长寿命安全的注浆加固临界力学指标与安全系数,形成了海水环境下断层破碎带注浆设计方法。. 以上研究成果已在国内外学术期刊发表论文12篇,授权发明专利5项,相关成果在青岛地铁1号线、8号线海底隧道和胶州湾二隧工程中推广应用,保障了隧道的顺利贯通,对隧道安全建设与运营发挥了重要作用。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Analysis of the Sealing Mechanism of Cement-Sodium Silicate Grout in Rock Fractures with Flowing Water
水泥水玻璃浆液流水封闭岩石裂隙机理分析
  • DOI:
    10.3390/w12071935
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhu Guangxuan;Zhang Qingsong;Lin Xin;Liu Rentai;Zhang Lianzhen;Zhang Jianwei
  • 通讯作者:
    Zhang Jianwei
Effect of particle size distribution and shear rate on relative viscosity of concentrated suspensions
粒度分布和剪切速率对浓缩悬浮液相对粘度的影响
  • DOI:
    10.1007/s00397-021-01301-4
  • 发表时间:
    2021-10-15
  • 期刊:
    RHEOLOGICA ACTA
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Liu, Yankai;Zhang, Qingsong;Liu, Rentai
  • 通讯作者:
    Liu, Rentai
基于颗粒吸附概率模型的渗透注浆滤过机制研究
  • DOI:
    10.15961/j.jsuese.201900802
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    工程科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱光轩;张庆松;冯啸;刘人太;张连震;刘诗群;张建伟
  • 通讯作者:
    张建伟
Influence of flocculation effect on the apparent viscosity of cement slurry and analysis of different influencing factors
絮凝效果对水泥浆表观粘度的影响及不同影响因素分析
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2021.122602
  • 发表时间:
    2021-02-20
  • 期刊:
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Liu, Rentai;Zhang, Chunyu;Li, Xiuhao
  • 通讯作者:
    Li, Xiuhao
Influence of the flocculation effect on the rheological properties of cement slurry
絮凝效果对水泥浆流变性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2022.117118
  • 发表时间:
    2022-01-01
  • 期刊:
    POWDER TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhang, Chunyu;Liu, Rentai;Fan, Fengshuai
  • 通讯作者:
    Fan, Fengshuai

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其他文献

砂层压密特性及其对劈裂-压密注浆扩散过程的影响
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2019.0034
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张连震;李志鹏;张庆松;刘人太;李术才
  • 通讯作者:
    李术才
富水砂层合理注浆终压室内试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 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
破碎岩体注浆加固后的力学特性研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-7372.2018.10.028
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘人太;郑卓;李术才;杨红鲁
  • 通讯作者:
    杨红鲁
基于浆液黏度时空变化的水平裂隙岩体注浆扩散机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张霄;刘人太;朱明听;郑东柱
  • 通讯作者:
    郑东柱
Preparation of a novel superabsorbent fiber-cement composite anaevaluation of its self-healing performance
新型高吸水性纤维水泥复合材料的制备及其自修复性能评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Cement and Concrete Composites
  • 影响因子:
    10.5
  • 作者:
    马晨阳;范奉帅;陈孟军;李术才;陈一航;潘占一;刘人太
  • 通讯作者:
    刘人太

其他文献

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刘人太的其他基金

基于功能性纳米示踪剂的裂隙岩体多物理场表征理论模型与反演方法
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    52378352
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    247 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
地下工程破碎岩体胶结界面特征及注浆加固机理研究
  • 批准号:
    51309146
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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