硅溶胶慢渗固结泥质软岩的基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51674244
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0405.矿山开采工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

This project researches modification process of silica sol for mudstone mainly by multiscale precision measurements, and reveals slow seepage rules of silica sol in grouting period and solidification mechanism after grouting. Grouting ability, diffusion difficulty, wetting ability, affinity and other grouting characters of silica sol will be studied by contrastive analysis tests with cement materials, high polymer materials and water; slow seepage and solidification experiments of intact rock samples and broken rock samples will be carried out to illuminate dynamic slow infiltration rules of slurry in multiscale fractures and to reveal the “microcosmic-mesoscopic-macroscopic” multilevel sealing rules of silica sol for mudstone by analyzing the adsorption, capillary diffusion, slow laminar flow, strong laminar flow of water and gas after grouting; three-dimensional network skeleton structure of silica sol will be tested and its "glue-friction-coupling" interaction mechanism with rock mass structure after grouting will be analyzed to illuminate the physicochemical reaction between colloid and rock mass during the strength developing period of silica sol, and to reveal solidification mechanism of mudstone by slow seepage grouting with silica sol; strength-increasing coefficient and anti-softening coefficient of intact rock, strength-recovery coefficient and anti-softening coefficient of broken rock will be put forward to analyze the mechanical properties improvement of mudstone after grouting with silica sol quantitatively. The research results can supply theoretical foundation for silica sol grouting to seal and strengthen mudstone, and provide a new idea to solve the watery softening and long-term large deformation challenge of mudstone.
本项目以多尺度精细测试为主,研究硅溶胶对泥质软岩的改性过程,揭示硅溶胶注入期慢渗规律和注入后固结机理。通过与水泥材料、高分子材料、水的对比分析测试,研究硅溶胶可注性、扩散难易、润湿能力及亲和能力等注浆特征;开展完整岩样和破碎岩样的慢渗固结实验,阐明浆体在多尺度裂隙中的动态慢渗规律,揭示硅溶胶注浆对泥质软岩中水、气等吸附、毛细扩散、缓慢层流、强烈层流的“微观-细观-宏观”的分级封闭规律;测试硅溶胶慢渗后的三维网状骨架结构状态并分析其与岩体结构的“粘结-摩擦-耦合”力学作用机制,阐明硅溶胶强度发展期间胶体和岩体之间的物化反应,揭示硅溶胶慢渗固结泥质软岩的改性机理;提出完整岩样的强度提高系数和抗软化系数、破碎岩样的强度恢复系数和抗软化系数,量化分析硅溶胶注浆对泥质软岩的力学性能改善效果。研究成果可为硅溶胶慢渗注浆封闭加固泥质软岩提供理论依据,并为解决泥质软岩的淋水软化和长期大变形难题提供新思路。

结项摘要

本项目以多尺度精细测试为主,研究硅溶胶对两类典型煤系软岩的改性过程,揭示硅溶胶注入期慢渗规律和注入后固结机理。通过与水泥材料、高分子材料、水的对比分析测试,研究了硅溶胶可注性、扩散难易、润湿能力及亲和能力等注浆特征,结果表明与其他常用浆材对比,硅溶胶的可注性最好,可注性的恶化拐点时间早于其流动性恶化拐点时间,且吸渗潜能显著;采用多种精细化表征方法测试了松散煤体和泥质软岩典型多级裂隙分布特征,结果表明两类煤系软岩均属于低渗介质,孔径分布呈“两头多,中间少”规律,微裂隙发育;开展了松散煤体、完整泥岩和破碎泥岩的注浆慢渗固结实验,阐明了浆体在松散煤体及泥质软岩的多尺度裂隙中的动态慢渗规律,揭示了硅溶胶注浆对两类煤系软岩中水、气等吸附、毛细扩散、缓慢层流、强烈层流的“微观-细观-宏观”的分级封闭规律,结果表明硅溶胶在松散煤体注浆渗透力学机制主要存在“驱替流-达西流-渗滤流”三阶段基本特征,低压慢渗可减缓注浆过程中的滞留效应,硅溶胶注浆显著地弱化了泥岩基质系统的吸附性能,对基质介孔的孔隙填充率可以高达50%以上,而且随着催化剂用量增加,封闭能力越好;开展了硅溶胶凝胶体及硅溶胶胶煤体的500天的长期力学性能测试,阐明了硅溶胶强度发展期间胶体和煤岩体之间的物化反应,揭示了硅溶胶慢渗固结松散煤体和泥质软岩的改性加固机理,研究成果可为硅溶胶慢渗注浆封闭加固两类典型煤系软岩提供理论依据,并为解决泥质软岩的淋水软化和长期大变形难题提供新思路。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Influence characteristics and mechanism of fragmental size of broken coal mass on the injection regularity of silica sol grouting
破碎煤体碎片尺寸对硅溶胶注浆注入规律的影响特征及机理
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2020.121251
  • 发表时间:
    2021-02-01
  • 期刊:
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Pan, Dongjiang;Hong, Kairong;Lu, Gaoming
  • 通讯作者:
    Lu, Gaoming
Rapid Excavation and Stability Control of Deep Roadways for an Underground Coal Mine with High Production in Inner Mongolia
内蒙古某高产井下煤矿深部巷道快速掘进及稳定控制
  • DOI:
    10.3390/su10041160
  • 发表时间:
    2018-04-01
  • 期刊:
    SUSTAINABILITY
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xie, Zhengzheng;Zhang, Nong;Wang, Yang
  • 通讯作者:
    Wang, Yang
Stability study of fluid-solid coupled dynamic system of seepage in accumulative broken rock
堆积破碎岩渗流流固耦合动力系统稳定性研究
  • DOI:
    10.1007/s12517-020-05559-5
  • 发表时间:
    2020-07-11
  • 期刊:
    ARABIAN JOURNAL OF GEOSCIENCES
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li,Shuncai;Zhang,Nong;Vadim,Slatin
  • 通讯作者:
    Vadim,Slatin
Long-Term Mechanical Behavior of Nano Silica Sol Grouting.
纳米硅溶胶灌浆的长期力学行为
  • DOI:
    10.3390/nano8010046
  • 发表时间:
    2018-01-16
  • 期刊:
    Nanomaterials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Pan D;Zhang N;Zhang C;Qian D;Han C;Yang S
  • 通讯作者:
    Yang S
Multivariate Prediction Model of Strength and Acoustic Emission Energy considering Parameter Correlation of Coal or Rock
考虑煤岩参数相关性的强度与声发射能量多元预测模型
  • DOI:
    10.1155/2020/8429652
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Advances in Materials Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shuncai Li;Daquan Li;Nong Zhang
  • 通讯作者:
    Nong Zhang

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其他文献

面向性能需求的动态调节消扭悬架参数匹配与动力学研究
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2018.24.026
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡文;吴洋;陈盛钊;张邦基;张农;盛企豪
  • 通讯作者:
    盛企豪
我国绿色煤炭资源量概念、模型及预测
  • DOI:
    10.13247/j.cnki.jcumt.000792
  • 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:
    王洋
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  • DOI:
    10.19562/j.chinasae.qcgc.2017.12.008
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    汽车工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    章杰;吴茵;张邦基;张农;刘献忠
  • 通讯作者:
    刘献忠
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张农;韩昌良;阚甲广;郑西贵
  • 通讯作者:
    郑西贵
松散煤层综放工作面支架与围岩失稳机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    煤矿安全
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩昌良;谷德忠;张农;王龙辉;冉智
  • 通讯作者:
    冉智

其他文献

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张农的其他基金

煤巷快速掘进与围岩智能控制基础研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    300 万元
  • 项目类别:
    重点项目
深井软岩巷道底板下向加固钻孔孔壁稳定性研究
  • 批准号:
    51274193
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
泥化巷道围岩锚固性能演化规律及锚杆支护结构稳定性研究
  • 批准号:
    50674085
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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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