第一篇：水凝膠軟隱形眼鏡材料研究進展

水凝膠軟隱形眼鏡材料研究進展

摘要：介紹了用作軟隱形眼鏡（SCL）的水凝膠材料；介紹了材料的性能要求；綜述了用于SCL水凝膠材料新研究進展，包括互穿網絡水凝膠、藥物控制釋放水凝膠及改性硅水凝膠。

關鍵詞：水凝膠；軟隱形眼鏡

Research Progress on Hydrogel Soft Contact Lens

Materials

Abstract: The application of hydrogel in Soft Contact Lens(SCL)was introduced.The properties of materials for SCL were also introduced.And the research development of SCL was reviewed, including interpenetrating polymer network hydrogel, drug controlled-release hydrogel and modified silicone hydrogel.Keywords: hydrogel;soft contact lens 0引言

水凝膠是一種能在水中溶脹并保持大量水分而又不被溶解的交聯聚合物，是一種高分子網絡體系，性質柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水，并能被賦予一定的光學性能，因此成為制造軟隱形眼鏡（SCL）的首選材料。

1軟隱形眼鏡水凝膠材料

最早的軟隱形眼鏡由HEMA材料制成，含水量在30%左右，這種材料柔軟、具有一定的力學強度，生物相容性好，但透光性及透氧性不理想。目前市售的隱形眼鏡材料仍然是以PHEMA為首的丙烯酸衍生物及其與其他幾種單體的共聚物,以及含水量高的聚N-乙烯基吡咯烷酮(PNVP)及其衍生物[1]。

2水凝膠軟隱形眼鏡材料性能要求

軟質隱形眼鏡與人的眼角膜接觸,當光通過眼鏡時要發生折射.這決定了軟質隱形眼鏡必須具備這些條件:a生物相容性；b良好的光學性能；c 透氧性能；d對蛋白質及酯類吸附較少；e親水性及保濕性；f一定的機械強度和彈性模量。

3軟隱形眼鏡新型水凝膠

3.1互穿網絡水凝膠

為了保證透光性能要求，隱形眼鏡應具有各向同性的結構，Wang[2]等用聚（2-甲基丙烯酸羥乙酯）（PHEMA）與聚(2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿)（PMPC）制備連續互穿網絡聚合物（IPNs），通過接觸角測試表明該互穿網絡聚合物水凝膠表面親水性好于PHEMA，BCA蛋白濃度測定可知該網絡體系對蛋白質吸附明顯低于PHEMA。這些結果表明基于PHEMA與PMPC的互穿網絡體系聚合物在眼科生物材料方面有很大發展。3.2藥物控制釋放水凝膠

為了提高眼藥的利用率以及減少副作用，眼藥緩釋水凝膠材料應該具有較大的藥物負載量,同時眼藥的緩釋過程是可控制的,而且在藥物儲存與釋放過程中水凝膠能保持其形狀、光學性能以及透氧性。Jose Fernando Rosa dos Santos[3-4 ]等在溫和條件下將β-環狀糊精單元接枝到PHEMA 網絡,相比于PHEMA 其藥物裝載得到改善,能防止藥物漏出,即使較大量的β-環狀糊精單元存在時凝膠力學性能也不受影響。3.3改性硅水凝膠

用作隱形眼鏡的水凝膠必須有良好的透氧性能，提高自由水的含量可以提高水凝膠的透氧性能。用于軟隱形眼鏡的硅水凝膠表面性質在生物相容性及蛋白質沉積方面起很大作用，Sun[5]等通過常壓輝光放電等離子體（APGDP）接枝共聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿（MPC），改善硅水凝膠的表面親水性及蛋白沉積阻力。MPC接枝共聚硅水凝膠接觸角為55°，結果表明MPC接枝聚合顯著改善硅水凝膠的親水性。

參考文獻

[1] Jindrich Kopecek.Hydrogels: From Soft Contact Lenses and Implants to Self-Assembled Nanomaterials[J].Journal of Polymer Science,2009,(47):5929-5946.[2] Wang, Jingjing, Li, Xinsong.Enhancing Protein Resistance of Hydrogels Based on Poly(2-hydroxyethyl methacrylate)and Poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)with Interpenetrating Network Structure[J].Jouranl of Applied Polymer Science,2011, 121(6):3347-3352

[3] Jose Fernando Rosa dos Santos.Poly(hydroxyethyl methacrylate-co-methacrylated-b-cyclodextrin)hydrogels :Synthesis , cytocompatibility mechanical properties and drug loading/ release properties [ J ].Acta Biomater ,2008 ,(4):745-755.[4]Jose Fernando Rosa dos Santos.Soft contact lenses functionalized with pendant cyclodextrins for controlled drug delivery [J].Biomaterials , 2009 ,(30):1348-1355.[5] Sun,Fuqian.Improving hydrophilicity and protein resistance of silicone hydrogel by plasma induced graft polymerization of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine[J].E-Polymers.2011,(42):1-11

第二篇：(附件4)軟巖富水隧道各部位變形監測及分析

附件4 關于軟巖富水隧道初支變形監測及分析 工程背景

福寶山隧道位于湖北省利川市境內，齊耀山背斜東南翼，出露以砂巖為主的須家河組和泥巖夾砂巖、頁巖、泥灰巖為主的巴東組地層。該區大氣降水是地下水的主要補給來源。地表地形起較伏大，溝谷切割較深；地下水以裂隙滲流為主，地下水位基本連續；地表地下水露頭極少。測區內T[3]xj及J[1]z的碎屑巖類為透水層，T[2]b地層為阻水層，在二者交界處（一般在山前坡腳處）易形成下降泉或上升泉，故山前一般地下水較發育。向斜為儲水構造，在其軸部含水量豐富，是新建渝利鐵路六大高風險隧道之一。

其中中鐵五局一公司隧道十隊負責施工的DK259+016～DK258+200段圍巖以泥巖為主，夾薄層砂巖，圍巖破碎～極破碎，巖質軟，含水（滲水），局部呈雨淋狀，圍巖級別為Ⅳ～Ⅴ級，穩定性差，泥巖膨脹系數高達1.78。隧道初支面變形嚴重（見圖1，圖2），給前期的施工帶來了極大的困難。

圖1

圖2 隧道監測方案

由于地質條件比較差，采用三臺階七步法開挖，開挖與支護的步序多，且泥巖膨脹系數較高，尤其是富水地段，直接影響著隧道圍巖和襯砌結構的穩定，特別是初期支護階段，受力更為復雜，而目前國內可供借鑒的工程經驗不多，施工方法都還不太成熟。復雜的環境條件對地面沉降控制提出了非常高的要求。一進入該地段，根據工程結構型式、施工工藝、開挖后圍巖應力重分布和現場施工經驗得出：1）拱頂主要為上部圍巖產生的豎向應力；2）拱腰上中臺階連接處受到豎向和橫向應力的作用，主要變現形式還是以下沉為主；3）中下臺階連接處受到上部環向軸力傳遞和附近圍巖擠出效應的疊加影響，主要表現以凈空收斂為主；4）內軌頂上1m處受到附近圍巖擠出效應的影響，表現為凈空收斂。監測項目和典型測點布置斷面如表l和圖3所示。根據鐵路規范對布置點進行每日一測，直至仰拱施工完畢成環。

表1 隧道變形監測項目監測項目測點布置部位拱頂沉降沿初期支護每5-10在拱頂布置一個點沿初期支護每5-10在上中臺階連接位置左右各布置一個點沿初期支護每5-10在中下臺階連接處布置一處測點沿初期支護每5-10在內軌頂上1位置布置一處測點拱腰沉降水平收斂1水平收斂2

拱頂沉降拱腰沉降拱腰沉降水平收斂1水平收斂2內軌頂圖3 典型斷面測點布置圖3 監控數據分析

本文重點對典型部位的變形監測成果進行了分析研究。3.1 拱頂沉降

下圖4所示為初支結構施作后拱頂沉降量隨時間的變化曲線，可以看出： 1）拱頂由于受到上部豎向應力的作用，存在較大的沉降量，在10～15cm之間。2）由于DK258+925～905段水壓較大，掌子面呈雨淋狀，透過初支面滲出，此段沉降量相比于DK258+950～925段大5cm。

3）初支結構在上臺階支護成型初期和下部臺階開挖的時候變形量占有較大比例。其中爆破對圍巖和初支結構的擾動是主要因素，另外，初支結構的自身重量（噴射混凝土）也會對沉降產生一部分影響。

初支拱頂沉降時程曲線圖160.00140.00120.00下沉量/mm100.0080.0060.0040.0020.000.00***17192123時間/dDK258+940DK258+920DK258+910

圖4 DK258+940~910段初支拱頂沉降時程曲線圖

3.2 拱腰沉降

下圖5所示為初支結構施作后拱腰沉降量隨時間的變化曲線，可以看出： 1）拱腰由于部分應力轉化成水平收斂，沉降量與拱頂相比要小，在10～12cm之間。但收斂量相對沉降量較小，變形還是以沉降為主。

2）通過對拱腰位置沉降樁的觀測可以充分證明，其中爆破對圍巖的擾動會對初支結構造成較大的影響。DK258+920中下臺階左線和右線施工時間間隔為四天，因此時沉曲線也相應的向后位移四天。而DK258+910處左右線施工間隔僅為一天，因此時沉曲線位移并不大，兩條曲線幾乎是一致的。3）由于此段隧道埋深均在50米以上，巖層傾角不大，幾乎與隧道內軌頂線是平行的，因此未產生偏壓，左右線拱腰沉降量相差不大。

初支拱腰沉降時程曲線圖120.00100.00下沉量/mm80.0060.0040.0020.000.00135791113時間/d151719DK258+920右腰DK258+920左腰DK258+910右腰DK258+910左腰

圖5 DK258+925~905段初支拱腰沉降時程曲線圖

3.3 水平收斂

下圖6所示為初支結構施作后水平收斂量隨時間的變化曲線，可以看出： 1）DK258+925～905段水壓較大，掌子面呈雨淋狀，透過初支面滲出，泥巖在富水地段長期受水侵蝕，由膨脹引起的擠出效應更明顯，因此與此段沉降量一樣，相比于DK258+950～925段要大。

2）通過水平收斂量測數據分析可以得出仰拱開挖和施工對相應里程的水平收斂影響較大，原先趨于穩定的水平收斂出現二次較大的收斂變化，并以20mm/d的速度遞增，由于擠壓速率過快，下臺階局部會出現橫向裂縫，沿著仰拱施作方向發育（見圖2）；在兩環仰拱開挖連接處存在受力差異還會出現沿環向的裂縫（見圖1）。因此，仰拱開挖后必須加快施工進度，確保工程安全。

3）通過DK258+920位置兩個收斂觀測點的比較，2號觀測點較之1號觀測點水平收斂值更大。在初支落底到仰拱開挖之前2號收斂觀測點（內軌頂上1m位置）相比1號觀測點（中下臺階連接位置）收斂值要小，此階段初支中部位置水平收斂較大；而在仰拱開挖和施工階段，2號收斂觀測點相比1號觀測點收斂時程曲線跨越幅度更大，在此階段，初支下部位置收斂值變化較之中部位置要大得多。

4）仰拱施工完畢后收斂基本無變化，曲線趨于平穩。

初支收斂時程曲線圖160.00140.00120.00100.0080.0060.0040.0020.000.00***1719時間/d

圖6 DK258+950~905段初支水平收斂時程曲線圖

DK258+920水平收斂1號觀測點DK258+920水平收斂2號觀測點DK258+940水平收斂1號觀測點凈空收斂量/mm4 施工測量及保護措施

通過對DK258+950~905段監控量測及數據分析，為了保證工程的安全，有效控制初期支護變形的發展。施工中采取了以下措施：

1）根據監控量測提供的數據，根據不同圍巖特點制定不同的預留沉降、收斂值。泥巖浸水地段全環放大15cm放樣，遇到前方掌子面滲水呈雨淋狀或出現股水，提前一環將預留值放大至20cm。

2）針對富水軟巖地段穩定性很差的情況，對松散地層進行注漿加固，從而改善支護結構受力情況，達到加固土體和止水的目的。（見圖1）3）嚴格控制進尺長度，開挖后立即施作初期支護，將上部地層壓力傳到未被擾動巖層上，并進一步通過樁傳到深部地層中，保證圍巖的穩定。型鋼腳趾用木楔子墊緊，嚴禁在腳趾位置回填虛碴。

4）仰拱和二襯施工及時更近，保證安全距離，尤其是加快仰拱施作。隧道雖然屬于軟巖富水隧道，且斷面尺寸比較大，但由于施工過程中結合監測資料反饋信息及時采取了有效的工程措施來控制變形，因此整個隧道施工過程中，除局部初期支護出現不可避免的開裂現象和侵限外，之后將近一千米的施工均為出現侵限現象，并且很好的保證了工程進度，并在2010年9月份創出了Ⅳ級圍巖三臺階工法開挖支護141米的公司記錄。