隧道充填型岩溶突水突泥灾变演化机理与CFD-DEM全过程模拟分析方法

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51879153
  • 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

Evolution mechanism and whole process simulation method for water and mud inrush of filled-type karst in deep buried long tunnel is an important theoretical and technical problem in tunnel construction. Multiple methods will be adopted in the present study, such as engineering statistics, theoretical analysis, numerical program development and simulation, laboratory test, model experiment and field test. Occurrence regularity and geological identification methods of filled-type karst will be summarized based on typical domestic and foreign case study analysis, field investigation, data analysis of indoor experiment and in-situ test. A method will be proposed for distinguishing parameters of filled-type karst. Failure mode and mechanism for two classes and ten types of water and mud inrush caused by filled-type karst will be studied. Calculation method of safety coefficient and rapid engineering practical evaluation method will be proposed for whole inrush failure type of water and mud. Evolution regularity of permeability and precursory characteristics of disaster will be revealed for seepage failure type of water and mud inrush. Critical criteria of the two classes of water and mud inrush will be proposed for filled-type karst. A CFD-DEM numerical simulation method will be proposed and the whole process simulation program of water and mud inrush will be developed. The research contents are closely combined with national infrastructure construction, important scientific research projects. In addition, research results will be important in forecasting and controlling of water and mud inrush of filled-type karst in tunnel construction.
隧道充填型岩溶突水突泥灾变演化机理与全过程模拟是岩溶隧道施工中的重大理论与技术难题。本项目以大量重大工程实践为依托,以理论分析、数值程序研发与模拟分析、室内实验、模型实验和现场试验为手段,以国内外典型案例分析、现场调研、室内实验和原位测试数据为基础,归纳总结隧道充填型岩溶赋存规律与地质判识方法,提出岩溶隧道充填型岩溶参数确定方法;研究2类10型充填型岩溶突水突泥破坏模式与机理,提出整体突出类突水突泥的安全系数计算与工程实用快速评判方法,揭示渗透破坏类突水突泥的渗透系数演化规律与灾变前兆特征,提出2类充填型岩溶突水突泥破坏的临界判据;提出CFD-DEM突水突泥全过程数值模拟分析方法,并研发突水突泥灾变演化全过程模拟程序。研究内容与国家基础设施建设、重大科研项目研究计划密切结合,研究成果对隧道充填型岩溶突水突泥灾害预测与控制具有重要意义。

结项摘要

突水突泥灾变演化机理与全过程模拟是岩溶隧道施工中的重大理论和技术难题。本项目以大量重大工程实践为依托,以理论分析、数值程序研发与模拟分析、室内实验、模型实验和现场试验为手段,以国内外典型案例分析、现场调研、室内实验和原位测试数据为基础,围绕隧道岩溶赋存规律、地质判识与参数确定方法,岩溶隧道突水突泥灾变演化机理和突水突泥灾变演化全过程模拟方法与模拟分析三方面开展研究。提出了3类11型隧道突水突泥致灾构造和4种孕灾模式,表征了隧道突水突泥灾害的孕育、发展过程和致灾特征;提出了基于图像与元素信息深度融合的岩性智能识别方法,实现隧道内不良地质的快速、较准确识别;建立了岩溶含水层示踪-水力联合层析反演方法体系,为准确判识隧道施工过程中岩溶致灾构造的结构特征提供了理论参考和支撑。开展了隐伏溶洞突水灾变演化过程模型试验,揭示了隐伏溶洞诱发隧道突水灾变演化机理;提出了岩溶隧道强透水性充填介质渗透破坏临灾判据,建立了岩溶隧道弱透水性充填介质滑移失稳最小安全厚度计算公式,实现了整体突出类突水突泥的安全系数计算与工程快速评判。发展了一种考虑颗粒流失的渗流模拟方法,提出了渗透失稳渐进性突水突泥流固耦合模拟方法。针对突水灾害注浆处置问题,提出了一种基于CFD的突水灾害注浆控灾分序扩散固化模拟方法,实现了突水灾害注浆控灾全过程的可视化分析。研究内容与国家基础设施建设、重大科研项目研究计划密切结合,研究成果对隧道岩溶突水突泥灾害预测与控制具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
3D scene and geological modeling using integrated multi-source spatial data: Methodology, challenges, and suggestions
使用集成多源空间数据的 3D 场景和地质建模:方法、挑战和建议
  • DOI:
    10.1016/j.tust.2020.103393
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Tunnelling and Underground Space Technology
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Dongdong Pan;Zhenhao Xu;Xinming Lu;Longquan Zhou;Haiyan Li
  • 通讯作者:
    Haiyan Li
A groundwater seal evaluation method based on water inflow for underground oil storage caverns
基于涌水量的地下储油库地下水封层评价方法
  • DOI:
    10.1016/j.tust.2018.08.030
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Tunnelling and Underground Space Technology
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Xu Z. H.;Gao B.;Li S. C.;Zhang L. W.;Zhao S. L.;Shi X. S.
  • 通讯作者:
    Shi X. S.
暗河发育区隧道选线与突涌水灾害预控分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-7372.2018.10.010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄鑫;李术才;许振浩;林鹏;陈禹成;聂利超;潘东东;王文扬
  • 通讯作者:
    王文扬
Hard-rock TBM jamming subject to adverse geological conditions: Influencing factor, hazard mode and a case study of Gaoligongshan Tunnel
不良地质条件下硬岩TBM卡阻:影响因素、灾害模式及以高黎贡山隧道为例
  • DOI:
    10.1016/j.tust.2020.103683
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Tunnelling and Underground Space Technology
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Z.H. Xu;W.Y. Wang;P. Lin;L.C. Nie;J. Wu;Z.M. Li
  • 通讯作者:
    Z.M. Li
Effect of Density, Trace Length, Aperture, and Direction Angle on Permeability Performance of Fracture Networks
密度、迹线长度、孔径和方向角对裂缝网络渗透性能的影响
  • DOI:
    10.1061/(asce)gm.1943-5622.0001718
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    International Journal of Geomechanics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Bin Gao;Dongdong Pan;Zhenhao Xu;L. W. Zhang;Shisen Zhao
  • 通讯作者:
    Shisen Zhao

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  • 通讯作者:
    石少帅
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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    李晓昭;黄震;许振浩;凡净;宋金龙;张培兴;鲁俊杰
  • 通讯作者:
    鲁俊杰
基于岩溶突涌水风险评价的隧道施工许可机制及其应用研究
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岩溶隧道综合超前地质预报方法与工程应用
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  • 作者:
    张庆松;许振浩;李术才
  • 通讯作者:
    李术才

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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

        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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