瓦斯/应力诱导煤岩损伤-破坏-突出力学演化与致灾机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51804008
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0408.安全科学与工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Coal and gas outburst is the process of coal damage, destruction to catastrophe. At present, the research of outburst mechanism mainly concentrates on the analysis of the prominent influence factors or the change of physical quantity during outburst, research on mechanical evolution until disaster of coal and gas outburst is less. This project will carry out from the whole process of coal damage, destruction and disaster, and analyse mechanics evolution and disaster induced mechanism of outburst. First, based on the meso-experiment and numerical simulation of coal damage, reveal the initial damage mechanism of gas to coal; Secondly, using the degradation function of mechanical parameters to describe the deterioration effect of initial damage of coal. Existing damage constitutive model of damaged coal will be improved, which will be embedded in the COMSOL numerical software and verified by experiment. The effect of stress and gas on coal damage and damage will be found; Finally, the numerical simulation of the evolution process of coal and gas outburst is carried out. At the same time, with the help of the simulation test of coal and gas outburst, the whole process of disaster before and after the occurrence of disasters will be analyzed, the mechanical evolution and disaster induced mechanism of coal and gas outburst will be revealed. This project is significant to the prevention and control of outburst disaster.
煤与瓦斯突出是煤岩损伤、破坏至灾变的过程,目前对煤与瓦斯突出机理的研究主要集中在分析突出的影响因素或监测突出过程中物理量变化,对煤与瓦斯突出力学演化引发灾害发生的研究较少。本项目将从煤岩损伤、破坏直至灾害发生的全过程开展研究,深入分析煤与瓦斯突出的力学演化和致灾机理。首先,基于瓦斯诱导煤岩损伤细观试验和数值模拟,揭示瓦斯对煤岩的初始损伤作用;其次,采用力学参数退化函数描述煤岩初始损伤下的劣化效应,对煤岩破坏本构方程进行改进,嵌入COMSOL数值软件并与试验验证,揭示应力、瓦斯在煤岩损伤破坏中的作用;最后,对煤与瓦斯突出力学演化过程开展数值模拟,同时借助煤与瓦斯突出模拟试验,实现灾害反生前、发生后的全过程分析,揭示煤与瓦斯突出力学演化与致灾机理。本项目对煤矿瓦斯灾害防治具有重要意义。

结项摘要

煤与瓦斯突出是气固耦合作用下煤岩损伤破坏直至灾变的动力学过程,严重制约我国煤炭安全高效开采。针对煤与瓦斯突出机理不清和灾变演化前兆信息缺乏难题,本项目自主研发了煤岩瓦斯气固耦合相似材料和气固耦合模拟试验仪器,开展了煤岩吸附瓦斯损伤力学试验、应力/瓦斯耦合作用下煤岩破裂试验,并基于试验成果开发了相应的数值模拟算法。监测了煤岩损伤破坏过程声发射、应变场、红外辐射温度场等信息的响应规律,分析了煤岩损破裂过程多参量指标的前兆性和显著性。进行了大尺度真三维煤与瓦斯突出相似模拟试验,在实验室还原了煤与瓦斯突出演化灾变过程,获得了煤与瓦斯突出全过程和灾变时刻的声发射、应力、瓦斯压力响应规律。主要成果如下:. 1) 基于含瓦斯煤气固耦合特性,研制了具有良好的代表性和通用性的煤岩瓦斯气固耦合相似材料,实现了对煤岩、瓦斯的高度真实和安全模拟。改进研发了一套“可视化恒定容积气固耦合试验装置”,实现了对试样变形破裂过程的实时可视化监测。揭示了CH4、He、CO2及其多元气体在煤中的吸附特性和气体吸附诱发煤样损伤及强度劣化机理。. 2) 基于煤岩体细观结构特征,在大型通用数值分析软件平台上,开发了考虑煤岩体细观结构和非均质性的数值模拟方法。提出了煤岩损伤破断本构模型和实现方法,揭示了煤岩“沿晶断裂”和“沿晶、穿晶混合断裂”的典型破坏模式。揭示了非均质煤岩体试件破坏过程声发射、应变场、红外辐射温度场等信息的响应规律,提出了基于数据融合及智能识别的损伤破坏前兆判识方法。. 3) 进行了大尺度真三维煤与瓦斯突出相似模拟试验,在实验室还原了煤与瓦斯突出演化灾变过程,获得了煤与瓦斯突出全过程和灾变时刻的声发射、应力、瓦斯压力响应规律,并提出了煤与瓦斯突出力学演化规律和能量机制。.本项目对于揭示煤与瓦斯突出机理和灾害防控治理具有重要理论意义。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
煤岩破坏过程弹性能与瓦斯膨胀能演化特性试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    煤矿安全
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张庆贺;李宁;段昌瑞
  • 通讯作者:
    段昌瑞
CH4和CO2及其多元气体在淮南C13煤中的吸附特性试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    煤矿安全
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张庆贺;刘文杰;李宁;段昌瑞
  • 通讯作者:
    段昌瑞
吸附性气体对构造煤的损伤效应试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    采矿与安全工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张庆贺;杨科;袁亮
  • 通讯作者:
    袁亮
Multi-Source Information Monitoring Test of Fractured Rock Mass Destruction Characteristics and Sensitivity Analysis of Precursor Phenomena
裂隙岩体破坏特征多源信息监测试验及前驱现象敏感性分析
  • DOI:
    10.3390/en15020538
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Qinghe Zhang;Tianle Zheng;Xiaorui Wang;Zhiyuan Fang
  • 通讯作者:
    Zhiyuan Fang
基于固气耦合的煤岩–瓦斯二相介质相似材料及其力学特性
  • DOI:
    10.15961/j.jsuese.202000865
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    工程科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张庆贺;方致远;马衍坤;章政
  • 通讯作者:
    章政

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其他文献

抑制VIENNA 整流器电流谐波的变频混合式 SVPWM策略
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高电压技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李萍;王久和;张庆贺
  • 通讯作者:
    张庆贺
基于Web服务移动拼车系统的设计与实现
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    地理空间信息
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张庆贺;韩勇;张小垒;陈戈
  • 通讯作者:
    陈戈
多排管局部冻结冻土壁温度场特性
  • DOI:
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  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
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  • 作者:
    肖朝昀;胡向东;张庆贺
  • 通讯作者:
    张庆贺
地铁修复工程中冻结法设计
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  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖朝昀;张庆贺;胡向东
  • 通讯作者:
    胡向东
人工地层水平冻结法在上海地铁修复中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    山西建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘瑞锋;胡向东;张庆贺
  • 通讯作者:
    张庆贺

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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

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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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