裂隙岩体隧道建造对地下水环境影响的高效随机模拟方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41877246
  • 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:
    D0705.工程地质环境与灾害
  • 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

The analysis of tunneling induced impact on groundwater environment in fractured rocks faces many difficulties, such as the difficulty in delineating the impact range and defining boundary conditions; the difficulty in modeling complex rock-tunnel-drainage system; the scarcity and spatial variability of seepage parameters; the difficulty in defining priors in uncertainty methods and the formidable calculation cost; and the difficulty in effectively using the tunnel inflow measurements. To address the above issues, this research focuses on the following three aspects: multi-scale modeling techniques, stochastic simulation, and interacting mechanism between tunnel and rock seepage field. The research contents include: (1) establishing a mixed “watershed-rock-tunnel-groundwater” multi-scale seepage model, dynamic coupling of the mixed multi-scale model, and its parallel computation; (2) defining priors based on similarity criteria of tunneling sites and the Bayesian multi-source data fusing technique, and proposing an modified “approximate Bayesian computation” methodology to improve the efficiency of stochastic simulation; and (3) constructing an equivalent seepage model to simplify tunnel drainage system on the basis of numerical simulation and laboratory tests. The research objective is to explore the interacting mechanism of seepage field between tunnel drainage system and surrounding rocks, and to form a systematic “watershed-rock -tunnel-groundwater” modeling and analysis method. Our goal is to provide a theoretic solution for analyzing tunneling induced environmental impacts under conditions of uncertainty.
岩体隧道修建对地下水环境影响分析经常遇到如下困难:计算范围及边界条件难以确定;难以全面考虑围岩-隧道-防排水系统渗流场复杂模型;渗流场计算参数采样数据少,空间变异性大;不确定性方法的先验分布难以给定,且计算量大;隧道涌水量实测数据难以有效利用等。针对上述问题,本课题从多尺度模型、随机模拟方法、隧道与围岩渗流场相互作用机理三个方面出发,开展以下研究:①建立“流域-岩体-隧道-地下水渗流场”混合多尺度分析模型,研究多尺度模型动态耦合方法和并行计算方法;②研究基于隧道工程环境相似性准则和贝叶斯数据融合的先验参数分布确定方法,以及改进的“近似贝叶斯计算”方法,提高随机模拟效率;③在数值模拟和室内试验基础上,提出隧道防排水系统的等效渗透模型。课题旨在探明隧道防排水系统与围岩渗流场相互作用机理,形成系统的“流域-岩体-隧道-地下水渗流场”建模与分析方法,为岩石隧道修建对地下水环境影响分析提供理论支撑。

结项摘要

隧道工程建设过程中的地下水排放一方面可能会影响隧道的安全,另一方面会降低地下水位并对生态环境产生影响。现有隧道排水引起地下水位降深分析方法对地形、地下水流动和水文地质参数过于简化,无法反映地下水位降深的不确定性。为了考虑了裂隙岩体渗透特性不确定性、断层带和复杂地形的影响,基于地下水渗流场数值模型和贝叶斯定理,利用隧道涌水量实测值作为条件值,提出了地下水降深随机建模方法。该方法能够考虑复杂地形因素,在施工前初步预测地下水降深及排水量,在施工期根据实测数据不断更新预测值,通过设置误差区间灵活地进行预测,并可以考虑水文地质参数对预测的不确定性影响。研究揭示了岩性空间分布对地水位下降有着决定性的作用,是地下水位降深沿隧道轴线呈现不规则且不连续分布的根本原因。该方法为工程和水文地质资料较为贫乏的山区隧道地下水长期影响提供了定量的分析方法。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A vulnerability assessment method to evaluate the impact of tunnel drainage on terrestrial vegetation under various atmospheric and climatic conditions
评估不同大气气候条件下隧道排水对陆地植被影响的脆弱性评估方法
  • DOI:
    10.1016/j.advwatres.2020.103796
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    ADVANCES IN WATER RESOURCES
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Gokdemir, Cagri;Rubin, Yoram;Xu, Hao
  • 通讯作者:
    Xu, Hao
基于深度学习的TBM掘进参数预测研究
  • DOI:
    10.13807/j.cnki.mtt.2020.05.019
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    现代隧道技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李港;李晓军;杨文翔;韩冬
  • 通讯作者:
    韩冬
面向隧道水文地质数值模拟的岩性空间分布模拟方法与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    工程勘察
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓军;李彦东;王长虹;陈子扬
  • 通讯作者:
    陈子扬
Automatic characterization of rock mass discontinuities using 3D point clouds
使用 3D 点云自动表征岩体不连续性
  • DOI:
    10.1016/j.enggeo.2019.05.008
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Engineering Geology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Xiaojun Li;Ziyang Chen;Jianqin Chen;Hehua Zhu
  • 通讯作者:
    Hehua Zhu
A framework for assessing tunnel drainage-induced impact on terrestrial vegetation
评估隧道排水对陆地植被影响的框架
  • DOI:
    10.1016/j.tust.2022.104917
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
    Tunnelling and Underground Space Technology
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Cagri Gokdemir;Yi Rui;Yoram Rubin;Xiaojun Li
  • 通讯作者:
    Xiaojun Li

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其他文献

一株聚β-羟基丁酸(PHB)产生菌的分离纯化及鉴定
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    薛林贵
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    --
  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李晓军

其他文献

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李晓军的其他基金

高铁隧道“采集-设计-施工”一体化智能建造关键技术
  • 批准号:
    U1934212
  • 批准年份:
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  • 批准号:
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    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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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

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          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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