城市环境下黏性土的热力学行为及其微观响应机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41672293
  • 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:
    D0705.工程地质环境与灾害
  • 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

Thermal disasters related to temperature effect have become more and more serious with the speedup of the urbanization process. In this project, based on various macro, meso and micro tests, a thermal-mechanical coupling mechanism would be analyzed, aiming to gain an insight into thermal and mechanical behaviour of clayey soil in urban environment. This study is organized in the following way. Firstly, a new test equipment for borehole shear test was developed by adding temperature control system, in-situ thermal-mechanical tests at different temperatures are conducted for evaluating thermal stability and conductivity of clayey soil, and a method for obtaining in-situ parameters considering temperature effect is also proposed. Afterwards, thermal consolidation and static and dynamic triaxial test are conducted in three temperature path conditions, including constant temperature, rise temperature and up-down temperature cycle. The rule and influence of temperature to deformation and strength characteristics of clayey soil are studied, and the occurred conditions for heat softening or hardening are discussed. The material factors that lead to temperature effect and the temperature-sensitive physical or chemical composition are investigated. Furthermore, real-time tracing tests for microstructure are conducted for studying microstructure evolutionary process, using the environmental scanning electron microscope (ESEM) and temperature control stages. Finally, based on the experimental findings, a temperature-sensitive microstructure parameter is proposed in order to create the relationship between microstructure evolutionary and mechanical behavior, the mechanism for thermo-mechanical behaviour of clayey soil are revealed consequently. The results of this research project are helpful to offer the theoretical and technical support for controlling thermal urban disasters and promote urban sustainable development.
项目以城市发展产生温度升高引发的热灾害日益凸显为背景,以深化认知城市环境下黏性土的热力学行为及其微观机理为主线,采用“温度影响+宏、中、微观试验→机理分析→指导与应用”的研究思路,研制温控原位孔内剪切设备,开展变化温度场影响的原位力学试验,提出考虑温度效应的原位力学参数确定方法,评价黏性土的持热与导热性能;开展恒温、升温与升、降温循环三种热路径的热固结与动、静三轴试验,研究温度对黏性土变形规律与强度特性的控制影响,提出热硬化或热软化产生的温度条件;明晰温度效应产生的物质基础,提出主控温度效应的热敏组分;借助环境扫描电镜与温控热台,开展温度变化的微观结构动态跟踪测试,分析不同热路径下微观结构的演化规律,寻找到对温度最敏感的微结构参数,建立其与宏、中观力学参数的相关性与敏感性分析,阐明城市环境下黏性土热力学行为的微观响应机理,为科学治理和调控城市热灾害,实现城市的可持续发展提供理论技术支持。

结项摘要

项目以城市发展产生温度升高引发的热灾害日益凸显为背景,以深化认知城市环境下黏性土的热力学行为及其微观机理为主线。首先,研发了基于遥感数据和地温变化评价城市热岛效应时空特征的分析软件,从宏观尺度上研究区域气候与城市环境对黏性土力学行为与工程灾害的影响;研发了新型温控原位孔内剪切仪与原位地温测试方法,提出了黏性土持热能力与导热性能的试验方法与分析软件,以此研究了温度影响下黏性土的原位力学行为;开展了模拟炎热多雨、频降暴雨、干湿循环等气候变化影响下黏性土力学性能测试,调查了气候影响下土的强度与刚度衰减规律;通过恒温、升温与升、降温循环路径下的热固结、动三轴、静三轴试验,获得了一套系统的表征温度效应的黏性土力学性质数据,研究了温度效应对黏性土变形规律与强度特性的影响与作用;利用热重-差热试验、扫描电镜试验和纳米CT试验,找到了主控土的温度效应的热敏参数与微观结构参数;最后,建立了黏性土在温度作用下力学参数、热敏组分与微观结构参数的相关性与敏感性分析,获得了温度效应下黏性土力学行为的微观机理。研究表明,土体在温度作用下产生的变形与强度特征是结构连结、颗粒和孔隙等要素变化的综合结果,具有不同矿物组成和结构特性的土在相同温度变化下可能会产生热软化或热硬化不同的力学行为,而结构特性的演变是发生温度效应的重要体现,胶结程度和孔隙度是表征黏性土温度效应的最敏感参数。项目实施过程中发现黏性土在高频振动作用下具有特殊的力学特征,为此增加了爆破荷载作用下残积型黏性土的力学行为与机理的研究。本研究可为科学治理和调控城市热灾害提供理论基础,亦可为温度效应明显的热能贮存、地热资源开发、核废料处置、供热管道设计等领域提供借鉴参考。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
水化学环境对湛江组黏土结构强度的影响研究
  • DOI:
    10.11779/cjge201711003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张先伟;孔令伟;陈成;李魁魁;刘岩
  • 通讯作者:
    刘岩
花岗岩残积土动态冲击性能的SHPB试验研究
  • DOI:
    10.16285/j.rsm.2019.0822
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘新宇;张先伟;岳好真;孔令伟;徐超
  • 通讯作者:
    徐超
Engineering geology of basaltic residual soil in Leiqiong, southern China
雷琼地区玄武质残积土工程地质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Engineering Geology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    X.W. Zhang;L.W. Kong;S. Yin;C. Chen
  • 通讯作者:
    C. Chen
Accumulated Plastic Strain Behavior of Granite Residual Soil under Cycle Loading
循环荷载下花岗岩残积土的累积塑性应变行为
  • DOI:
    10.1061/(asce)gm.1943-5622.0001850
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Geomechanics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yin Wang;Shixing Zhang;Song Yin;Xinyu Liu;Xianwei Zhang
  • 通讯作者:
    Xianwei Zhang
循环荷载作用下泥炭质土动力累积特性试验研究
  • DOI:
    10.13722/j.cnki.jrme.2016.1471
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈成;周正明;张先伟;尹松;穆坤
  • 通讯作者:
    穆坤

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其他文献

常温、常压、常态的大气环境下黏性土微观孔隙的缓慢变异特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国科学:技术科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张先伟;孔令伟
  • 通讯作者:
    孔令伟
水化学环境对湛江组粘土结构强度的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张先伟;孔令伟;陈成;李魁魁;刘岩
  • 通讯作者:
    刘岩
结构性黏土的原位刚度衰减规律及数学表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安然;孔令伟;师文卓;郭爱国;张先伟
  • 通讯作者:
    张先伟
佛山市典型残积土层的旁压试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工程勘察
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王韬;杨爱武;李仁耿;张先伟;曾志雄
  • 通讯作者:
    曾志雄
吹填软土蠕变过程中颗粒与孔隙演化特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨爱武;孔令伟;张先伟
  • 通讯作者:
    张先伟

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  • 资助金额:
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川藏高海拔山地冰碛土的细微观结构特征及其力学行为机理
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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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