基于速凝浆液流-固相变特性的富水裂隙岩体注浆机理

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51909147
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    李志鹏
  • 依托单位：
    山东交通学院
  • 学科分类：
    E0905.水工岩土工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Grouting is an important method for water prevention in water-rich fractured rock mass. At present, it is little considered that influence of liquid-solid phase transition behavior of quick setting grout on grouting process and water sealing performance. Therefore current grouting theroy is hard to guide grouting design in water-rich fractured rock mass. In this research project, methods of laboratory test, theoretical analysis and physical simulation test are used. Liquid-solid phase transition process of quick setting grout is tested. The governing equation of liquid-solid phase transition behavior is established. The dilution effect of water-rich environment on grout is studied. Shape of grout-water mixing zone and distribution characteristics of grout concentration are obtained. The step-by-step iterative algorithm for grouting diffusion process is developed. By analyzing the non-uniformity of spatial distribution of grout phase transition parameters, grouting diffusion mechanism of quick setting grout in rock fracture is illustrated. Failure process of grout colloid in fracture under condition of increasing groundwater pressure is studied. Groundwater sealing criterion in fractured rock mass is established. Time-dependent growth mechanism of groundwater sealing performance of quick setting grout is obtained. Research results are helpful to complement grouting theory in fractured rock mass, and provide the theoretical basis for grouting design of quick-setting grout in water-rich fractured rock mass.
注浆是治理富水裂隙岩体水害的重要方法，目前的注浆设计较少考虑速凝浆液流-固相变特性对注浆过程及堵水性能的影响，难以有效指导富水裂隙岩体的注浆堵水设计。本项目拟采用室内试验、理论分析与物理模拟试验相结合的研究方法，在速凝浆液流-固相变特性试验测试的基础上，提出速凝浆液流-固相变过程的表征方法，建立浆液流-固相变控制方程；研究富水环境对浆液的稀释效应，获得浆-水过渡区形态及浓度分布特征，开发注浆扩散过程步进式迭代算法，分析注浆过程中浆液相变参数的空间分布非均匀性，阐明速凝浆液裂隙注浆扩散机理；研究地下水压力递增条件下裂隙内部浆液凝胶体失稳破坏过程，建立裂隙岩体地下水封堵判据，获得速凝浆液地下水封堵性能随时间增长机制。研究成果有助于补充和完善裂隙岩体注浆控制理论，为速凝浆液的富水裂隙岩体注浆设计提供理论依据。

结项摘要

注浆是治理富水裂隙岩体水害的重要方法，目前的注浆设计较少考虑速凝浆液流-固相变特性对注浆过程及堵水性能的影响，难以有效指导富水裂隙岩体的注浆堵水设计。本项目采用了室内试验、理论分析与物理模拟试验相结合的研究方法，在速凝浆液流-固相变特性试验测试的基础上，提出了速凝浆液流-固相变过程的表征方法，建立了浆液流-固相变控制方程；研究了富水环境对浆液的稀释效应，获得了浆-水过渡区形态及浓度分布特征，开发了注浆扩散过程步进式迭代算法，分析了注浆过程中浆液相变参数的空间分布非均匀性，阐明了速凝浆液裂隙注浆扩散机理；研究建立了裂隙岩体地下水封堵判据。研究结果表明：C-S浆液凝胶反应过程可分为流态阶段、流固相变阶段、固态阶段三个阶段；W/C的增加会减缓浆液凝胶反应，相变起始时间、持续时间、结束时间延长。C:S体积比增加有利于加固C-S浆液凝胶反应，相变起始时间、持续时间、结束时间会缩短；在W/C=0.8~2.0，C:S=1:1~3:1配比范围内，在C-S浆液在流固相变阶段内的剪切应力与剪切速率关系均符合宾汉流体本构模型，随着C-S浆液凝胶反应的进行，浆液屈服应力与粘度值不断增高，浆液逐渐由流体状态向固体状态转变；在C-S浆液流固相变过程中，浆液粘度、屈服应力随时间变化均呈现出显著的非线性特征，两者随时间增长速率不断增大；在C-S浆液流固相变阶段，浆液屈服应力、粘度随时间变化关系均可采用指数函数形式描述。研究成果有助于补充和完善裂隙岩体注浆控制理论，为速凝浆液的富水裂隙岩体注浆设计提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Scale-up procedure of parameter estimation in selection and breakage functions for impact pin milling
冲击销铣削选择和破损功能中参数估计的放大程序
  • DOI：
    10.1016/j.apt.2020.06.041
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Advanced Powder Technology
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Zhipeng Li;Li Ge Wang;Weizhong Chen;Xizhong Chen;Chuanqi Liu;Diansen Yang
  • 通讯作者：
    Diansen Yang
Damage Model and Experimental Study of a Sand Grouting-Reinforced Body in a Seawater Environment
海水环境下砂浆注浆加固体损伤模型及试验研究
  • DOI：
    10.3390/w12092495
  • 发表时间：
    2020-09-01
  • 期刊：
    WATER
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Wang, Hongbo;Liu, Quanwei;Zhang, Pengfei
  • 通讯作者：
    Zhang, Pengfei
Test on Compaction Reinforcement Effect of Sand
砂的压实加固效果试验
  • DOI：
    10.1155/2020/3685619
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Advances in Materials Science and Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Lianzhen Zhang;Qingsong Zhang;Zhipeng Li;Hongbo Wang
  • 通讯作者：
    Hongbo Wang
Structure, Reactivity, and Mechanical Properties of Sustainable Geopolymer Material: A Reactive Molecular Dynamics Study
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  • DOI：
    10.3389/fmats.2020.00069
  • 发表时间：
    2020-06
  • 期刊：
    Frontiers in Materials
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Zhipeng Li;Jinglin Zhang;Mushan Wang
  • 通讯作者：
    Mushan Wang
Quantitative Design Method for Grouting in Sand Layers: Practice in Qingdao Metro Line 2
砂层注浆定量设计方法——在青岛地铁2号线的实践
  • DOI：
    10.3390/pr10050840
  • 发表时间：
    2022-04
  • 期刊：
    Processes
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Zhipeng Li;Lianzhen Zhang;Dayong Sun;Qingsong Zhang;Deming Wang;Lige Wang
  • 通讯作者：
    Lige Wang

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  • 通讯作者：
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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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