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深埋高应力隧道软岩大变形开挖补偿控制研究
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作者 陶志刚 许闯 +2 位作者 李勇 王祥 王欢 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期86-97,共12页
随着中国西部地区隧道工程建设的蓬勃发展,深埋、高应力、高海拔隧道的软岩大变形灾害愈发严重,已经成为隧道灾害控制领域的研究重点和难点。位于横断山脉的大亮山公路隧道因其埋深大、断层多、突涌水、围岩强度低、地应力高等特点,隧... 随着中国西部地区隧道工程建设的蓬勃发展,深埋、高应力、高海拔隧道的软岩大变形灾害愈发严重,已经成为隧道灾害控制领域的研究重点和难点。位于横断山脉的大亮山公路隧道因其埋深大、断层多、突涌水、围岩强度低、地应力高等特点,隧道围岩大变形现象十分严重。为了探索这种类型隧道围岩大变形控制策略,提出了一种基于NPR材料的深埋隧道软岩大变形开挖补偿控制对策,为了验证其可行性和科学性,通过现场观测、室内物理模型试验与数值模拟进行深入研究。结果表明:NPR锚索可承受的最大动力冲击荷载为284.811 kN,抗冲击性能最高约为Q235锚杆的2倍,非线性吸能效果显著;NPR锚索开挖补偿控制体系能够有效调节围岩应力分布特征,及时为受开挖扰动的围岩提供补偿支护力,约束围岩塑性区扩展并吸收围岩释放的变形能;在正常与超载条件下,分别将软岩隧道围岩变形量控制在3 mm与5.8 mm以内,且无明显应力集中区域;NPR锚索开挖补偿支护体系可有效约束隧道围岩位移,最大水平位移量控制在3.35 mm以内,最大竖向位移量控制在15.21 mm以内。NPR锚索补偿开挖支护体系能够有效控制深埋高应力隧道软岩大变形灾害。 展开更多
关键词 NPR锚索 软岩隧道 大变形灾害 物理模型试验
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双向地震作用下跨断层破碎带隧道地震响应动力学试验研究
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作者 陶志刚 赵易 +3 位作者 丰于翔 张晓宇 何满潮 毛玉铤 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期637-650,共14页
通过开展大型振动台试验,研究NPR锚索支护及跨断层破碎带隧道在水平和竖向地震作用下的围岩、隧道结构、锚索的动力响应及破坏规律。研究结果表明:破碎带对地震波具有明显的放大效应,且围岩条件越差,地震响应越明显;在双向地震作用下,... 通过开展大型振动台试验,研究NPR锚索支护及跨断层破碎带隧道在水平和竖向地震作用下的围岩、隧道结构、锚索的动力响应及破坏规律。研究结果表明:破碎带对地震波具有明显的放大效应,且围岩条件越差,地震响应越明显;在双向地震作用下,模型围岩的加速度响应随埋深的增大而减小,在地基深处,Z向地震波响应显著,浅层X向地震波响应显著;在双向地震反复拉压作用下,隧道拱顶处主要受Z向地震作用影响、拱腰处主要受X向地震作用影响、拱肩处主要受XZ双向地震作用影响,因此,隧道结构在地震作用下表现出“拱肩—拱腰—拱顶”的破坏发展机制;地震作用后,隧道拱肩处产生大变形破坏,但并未发生坍塌,说明NPR锚索具有较大变形量及较强的对灾变围岩的保持能力。 展开更多
关键词 地震响应 振动台试验 NPR锚索 双向地震
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基于系统动力学的装配式建筑项目进度分析与系统实现
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作者 李昊翔 侯公羽 +3 位作者 陈钦煌 王丹丹 邵耀华 陶志刚 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第6期1265-1276,1292,共13页
为了便于装配式建筑项目的进度分析与管理,提出基于系统动力学的进度分析方法.根据装配式建造的特点,改进装配式建筑项目的双代号网络计划,并引入基于结构矩阵求解双代号网络计划的改进算法(SM-A1).通过确定系统变量、构建因果关系回路... 为了便于装配式建筑项目的进度分析与管理,提出基于系统动力学的进度分析方法.根据装配式建造的特点,改进装配式建筑项目的双代号网络计划,并引入基于结构矩阵求解双代号网络计划的改进算法(SM-A1).通过确定系统变量、构建因果关系回路图和混合图、确定变量间的数学关系等过程,建立适用于装配式建筑项目的单项作业进度模拟系统动力学模型(S-SD),并验证S-SD的有效性与可靠性.将SM-A1与S-SD相结合,构建装配式建筑项目进度分析系统(PCPSAS)框架,设计系统的数据格式、核心模块及界面,生成可执行程序,并通过实例验证PCPSAS的有效性.结果表明,PCPSAS可快速准确地计算装配式建筑项目的双代号网络计划的时间参数和识别关键工作,且能有效地分析不同纠偏策略对项目进度和成本的影响. 展开更多
关键词 装配式建筑项目 结构矩阵 双代号网络 系统动力学 纠偏策略
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基于到时精确拾取与智能优化算法结合的岩石声发射定位方法研究
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作者 张艳博 周浩 +3 位作者 梁鹏 姚旭龙 陶志刚 来有邦 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1643-1656,共14页
为了解决岩石声发射定位到时拾取困难、方程组无解导致其精度不高甚至无法定位的问题,提出一种基于向量自回归赤池信息准则(vector auto regressive-Akaike information criterion,简称VAR-AIC)到时拾取并结合智能优化算法求解的新型定... 为了解决岩石声发射定位到时拾取困难、方程组无解导致其精度不高甚至无法定位的问题,提出一种基于向量自回归赤池信息准则(vector auto regressive-Akaike information criterion,简称VAR-AIC)到时拾取并结合智能优化算法求解的新型定位算法。利用改进的VAR-AIC方法对信号到时进行精确拾取,通过牛顿-拉夫森思想将非线性定位方程组转化为目标函数,最终借助智能优化算法迭代求解进行定位。断铅试验结果表明:基于VAR-AIC法通过瞬时频率确定到时范围、选择特征函数精准确定到时大幅度提升了声发射到时拾取精度。通过对比原子轨道搜索、灰狼算法、自适应粒子群算法性能,发现原子轨道搜索算法在保证定位精度的同时迭代速度更快。在此基础上,提出了基于VAR-AIC精确到时拾取和原子轨道搜索算法(improve vector auto regression-Akaike information criterion-atomic orbital search,简称IVA-AOS)相结合的岩石声发射定位方法。与传统的互相关+Geiger算法、牛顿迭代算法以及PCI-Express8机器自带算法相比,IVA-AOS定位算法定位误差更小、精度更高,有效地解决了传统定位算法容易出现无解的问题,为岩石声发射定位提供了一种新的思路与方法。 展开更多
关键词 岩石力学 到时拾取 智能优化算法 声发射定位
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穿断层隧道NPR锚索支护体系抗震特性振动台试验研究 被引量:5
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作者 陶志刚 丰于翔 +3 位作者 赵易 张晓宇 何满潮 雷啸天 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期939-949,共11页
为研究具有负泊松比效应(negative Poisson’s ratio,NPR)的恒阻大变形锚索在地震作用下的吸能特性与动力响应规律,利用振动台开展含断层隧道使用普通锚索支护以及使用NPR锚索支护的振动台物理模型试验,对比分析地震作用下处于不同围岩... 为研究具有负泊松比效应(negative Poisson’s ratio,NPR)的恒阻大变形锚索在地震作用下的吸能特性与动力响应规律,利用振动台开展含断层隧道使用普通锚索支护以及使用NPR锚索支护的振动台物理模型试验,对比分析地震作用下处于不同围岩条件中以及使用不同锚索进行支护时隧道结构的动力响应规律。研究结果表明:在同一地震波作用下,使用NPR锚索进行支护的隧道结构破坏程度与使用普通锚索进行支护的隧道结构相比有明显的改善,表明NPR锚索在地震作用下具有良好的吸能特性,能够为隧道结构提供有效支护;通过对比分析普通锚索与NPR锚索的锚索轴力时程曲线可知,在地震波作用下,普通锚索会发生破断现象,轴力突降至零,而NPR锚索的高恒阻力能够持续提供有效支护;分析隧道结构各测点的加速度、应变、土压力等动力响应可知,隧道断层区域在地震作用下的动力响应更为明显,隧道结构在地震作用下呈现出拱肩→拱腰→拱顶的破坏规律,这一研究成果为类似隧道工程的支护对策提供了理论参考。 展开更多
关键词 振动台试验 隧道支护 NPR锚索 地震响应
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穿断层破碎带隧道围岩大变形控制双梯度注浆机制 被引量:4
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作者 陶志刚 孙吉浩 +3 位作者 曹振生 胡才 郭隆基 何满潮 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第6期1194-1213,I0023-I0042,共40页
近些年,中国西部大量深埋隧道工程因关键线路控制无法避让一些活动性断裂,常常在跨越断裂带范围内出现围岩大变形破坏现象,例如侵限、偏压、塌方、底鼓等灾害,严重影响隧道工程施工和运营的安全可持续发展。为了控制断层破碎带隧道围岩... 近些年,中国西部大量深埋隧道工程因关键线路控制无法避让一些活动性断裂,常常在跨越断裂带范围内出现围岩大变形破坏现象,例如侵限、偏压、塌方、底鼓等灾害,严重影响隧道工程施工和运营的安全可持续发展。为了控制断层破碎带隧道围岩大变形,隧道工程设计者和建设者采用了多种控制方案,例如超前注浆、多层钢拱架被动支护、锚杆索主动支护等,但是都因断层破碎带围岩强度过低而出现超前注浆诱发围岩拉裂破碎、主动支护锚杆锚固力不足等现象。为解决上述难题,首先,提出一种增强穿断层破碎带隧道围岩强度的双梯度注浆技术,建立双梯度注浆概念模型,构建3种双梯度注浆模式;然后,确定特定工况下注浆材料粒径梯度与注浆压力梯度的适配条件;最后,通过理论分析、物理模型试验和现场试验,探索双梯度注浆机制及其控制效果。研究结果表明:1)随着开挖步序的增加,穿断层破碎带隧道拱肩变形最大,构造应力对围岩稳定性影响较大。2)在双梯度注浆作用下,浆液扩散效果良好,围岩未出现大面积脱落破坏,隧道周围岩体应力分布均匀。3)双梯度注浆形成了坚硬交叉浆脉骨架,达到了应力补偿效果,将围岩变形量从原来的3 100 mm控制到278 mm以内,实现了“零换拱、零侵限、零突涌”的目标。 展开更多
关键词 隧道 断层破碎带 围岩大变形 双梯度注浆 开挖补偿法
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复杂岩性下高陡边坡稳定性分析及变形机理研究
7
作者 刘志军 艾凯文 陶志刚 《采矿技术》 2025年第2期158-163,共6页
为了探究某露天矿山边坡的稳定性,通过深入分析工程地质资料,结合现场调查,将矿区分为6个工程地质区,并选取具代表性的剖面采用FLAC3D软件进行数值模拟计算,揭示了复杂岩性下露天矿山开采过程中边坡变形规律。研究结果表明:复杂岩性下... 为了探究某露天矿山边坡的稳定性,通过深入分析工程地质资料,结合现场调查,将矿区分为6个工程地质区,并选取具代表性的剖面采用FLAC3D软件进行数值模拟计算,揭示了复杂岩性下露天矿山开采过程中边坡变形规律。研究结果表明:复杂岩性下露天矿边坡开挖过程中存在边坡上部浅层变形破坏现象,尤其是中部区域存在的以中细砂岩层为代表的软弱岩层区域,在开挖扰动影响下容易在深部形成大的剪切破坏带,如不采取防治措施可能形成大范围的滑坡;易发生边坡变形区域的岩体经历了裂隙产生、发展以及稳定3个阶段,数值模拟和现场实时监测对于现场工程实践的安全性具有一定的指导意义。该露天矿区边坡受开挖扰动后产生变形破坏的内因是复杂岩层具有显著的岩性弱化特点,并伴有较为发育的节理裂隙,外因包括开挖扰动、降雨、动荷载等,边坡岩体中已存在的节理裂隙在这些因素的协同作用下持续发展,最终导致露天矿边坡的变形破坏。 展开更多
关键词 露天矿区 边坡稳定性 复杂岩性 数值模拟 边坡监测
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NPR锚索对白云岩矿失稳边坡控制效应研究 被引量:1
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作者 陶志刚 孙滢滢 +3 位作者 席思达 张未然 朱春明 隋麒儒 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第7期220-230,共11页
节理裂隙是露天矿开采中边坡失稳的主要影响因素,因此,研究节理裂隙有利于解决矿区边坡开采的安全性问题。以北京黄峪口白云岩矿失稳边坡为工程地质背景,采用现场调查(测线法和赤平极射投影法)、NPR锚索数值模拟和现场监测方法,以NPR锚... 节理裂隙是露天矿开采中边坡失稳的主要影响因素,因此,研究节理裂隙有利于解决矿区边坡开采的安全性问题。以北京黄峪口白云岩矿失稳边坡为工程地质背景,采用现场调查(测线法和赤平极射投影法)、NPR锚索数值模拟和现场监测方法,以NPR锚索主动支护思想为核心对其进行了试验研究。研究表明:①黄峪口白云岩矿边坡岩层基本呈水平状或与边坡走向方向一致,边坡体结构破碎,节理裂隙发育,存在软弱夹层和多条滑带,边坡有严重失稳的趋势。②NPR锚索入射角为20°时达到边坡最佳支护效果,边坡位移约2.55 cm,说明NPR锚索对破碎边坡起到较大的抗滑作用。③根据现场监测得出NPR锚索的锚索轴力可达300 kN左右,支护后的边坡较稳定。研究反映出,NPR锚索对节理裂隙发育的边坡控制效果较好,可为类似露天矿边坡治理提供参考。 展开更多
关键词 矿山边坡 节理裂隙 地质调查 边坡稳定性 数值模拟 NPR 锚索
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点荷载强度计算模型现场试验修正及效果验证 被引量:1
9
作者 陶志刚 王翔 毛亚东 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第11期55-61,共7页
点荷载试验为常用的岩石单轴抗压强度间接测试方法,对工程设计和施工开展具有指导作用。针对点荷载强度指数计算方法展开研究,在进行大量实际点荷载试验获得相应结果的基础上,对试验数据进行统计分析并在计算公式中引入新的变量以期对... 点荷载试验为常用的岩石单轴抗压强度间接测试方法,对工程设计和施工开展具有指导作用。针对点荷载强度指数计算方法展开研究,在进行大量实际点荷载试验获得相应结果的基础上,对试验数据进行统计分析并在计算公式中引入新的变量以期对现有的点荷载强度计算方法进行优化。对长山壕金矿岩体进行了采样、试样制备与点荷载试验,采用统计方法对点荷载试验结果进行分析得出优化方法,并以同采区同位置岩样的单轴抗压强度作为参考值,将多种计算结果与参考值进行了对比分析。结果表明:改进后方法的计算结果更贴近岩样实际单轴抗压强度,且相同试验、相同数据条件下的计算结果离散性处于较低水平,为现场试验条件有限时估算岩样单轴抗压强度提供了一种可靠的点荷载强度指数计算方法。 展开更多
关键词 点荷载强度指数 单轴抗压强度 点荷载强度试验 计算方法
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降雨诱发滑坡的NPR锚索控制机理及临滑预警
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作者 陶志刚 史广诚 +1 位作者 杨晓杰 何满潮 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期573-583,共11页
为研究降雨滑坡的控制及临滑预警技术,以熊家山滑坡为原型,通过分析边坡变形的时空特征,设计了相似模型试验.以普通预应力锚索(简称PR锚索)和NPR锚索为加固材料,运用高速摄像机、孔压、土压和锚索力传感器,分析了降雨诱发的滑坡规律和... 为研究降雨滑坡的控制及临滑预警技术,以熊家山滑坡为原型,通过分析边坡变形的时空特征,设计了相似模型试验.以普通预应力锚索(简称PR锚索)和NPR锚索为加固材料,运用高速摄像机、孔压、土压和锚索力传感器,分析了降雨诱发的滑坡规律和锚索控制机理,并结合现场试验探究了滑坡牛顿力变化规律.结果表明:孔隙水压力突降与边坡局部滑塌近似同步;NPR锚索力突降,边坡内部产生局部变形;PR锚索因无法承受大变形被拉断失效,而NPR锚索凭借恒阻大变形特性产生高应力吸能控制功能,促使边坡达到二次平衡状态;NPR锚索在滑坡前表现出明显的“先突增,后突降”的变形-临滑动力学规律;现场试验揭示了滑坡全过程牛顿力演变规律,提前7.5 h发出临滑预警. 展开更多
关键词 滑坡 降雨 NPR锚索 控制机理 监测预警
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降雨条件下含近水平弱层边坡的破坏机理物理模型试验研究
11
作者 陶志刚 许闯 +2 位作者 刘凇源 李勇 修可馨 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期4671-4686,共16页
近年来,随着我国露天煤矿开采规模的不断扩大,露天矿区边坡的稳定性与安全性愈发受到关注。位于陈旗煤田的宝日希勒露天煤矿边坡具有岩石强度低、地层倾角小且含有软弱夹层等特点,在降雨条件下易发生严重的滑移破坏。为探究此类边坡在... 近年来,随着我国露天煤矿开采规模的不断扩大,露天矿区边坡的稳定性与安全性愈发受到关注。位于陈旗煤田的宝日希勒露天煤矿边坡具有岩石强度低、地层倾角小且含有软弱夹层等特点,在降雨条件下易发生严重的滑移破坏。为探究此类边坡在降雨条件下的破坏机理及NPR锚索支护体系对此类边坡的控制效果,利用模型试验与数值模拟进行研究。结果表明:①由现场破坏特征与模型试验结果可知,边坡破坏模式为降雨作用下弱层带发生破坏而造成边坡发生剪切—滑移,降雨入渗是诱发边坡发生破坏的主要因素,破坏分为初始变形、弱层破坏与整体破坏3个阶段,且由位移监测结果可知坡体裂缝最宽可达35 mm,说明边坡滑移破坏明显;②由数值模拟分析可知,在降雨条件下边坡变形量显著增加,在无锚固措施下其最大变形量可达40 cm。同时,在越靠近煤层位置,边坡剪切破坏塑性区的面积越大,在岩体沿软弱层滑移后,滑坡体出现大面积剪切破坏,这验证了边坡剪出滑移破坏的变形形式;③对比分析NPR锚索加固方案与PR锚索加固方案可知,NPR锚索的支护效果远优于PR锚索,NPR锚索支护下边坡最大位移减少17.6 cm,而PR锚索支护下边坡最大位移仅减少10.3 cm,且NPR锚索加固下边坡塑性破坏区基本消失,而PR锚索加固下边坡塑性破坏区仍存在且向坡体深处扩展,边坡存在滑坡隐患。研究探明了降雨条件下近水平弱层边坡的破坏机理,提出NPR锚索加固方案并验证其可行性,为相关边坡工程提供一定参考依据。 展开更多
关键词 近水平边坡 软弱夹层 降雨入渗 NPR锚索 物理模型试验 破坏机理
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蹬空开采条件下雨汪煤矿的110工法相似模拟研究
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作者 陶志刚 熊弋文 +2 位作者 李勇 刘安堃 林伟军 《煤炭技术》 CAS 2024年第11期39-44,共6页
以雨汪煤矿1010201工作面为研究背景,开展蹬空开采110工法相似模拟试验研究,利用应变监测系统和MatchID散斑非接触测量系统,从应力场和位移场2个方向监测不同阶段上覆岩体和巷道围岩的变形特征,探究上覆岩体裂隙带运动规律。研究结果表... 以雨汪煤矿1010201工作面为研究背景,开展蹬空开采110工法相似模拟试验研究,利用应变监测系统和MatchID散斑非接触测量系统,从应力场和位移场2个方向监测不同阶段上覆岩体和巷道围岩的变形特征,探究上覆岩体裂隙带运动规律。研究结果表明,推进40 cm时,非切缝侧直接顶出现部分垮落;推进80 cm时,直接顶完全垮落;推进100 cm时,基本顶大面积垮落,工作面被完全填充,上覆岩体变形趋于稳定。垂直位移监测云图表明,顶板最大垂直位移为34 mm,底板最大垂直位移为16 mm。说明切顶卸压技术和NPR锚索支护补偿力学理论对超载条件下的蹬空开采仍然具有良好的适用性,通过垮落岩体的碎胀效应对工作面充填支撑,使得基本顶范围内岩体和巷道围岩变形得到了良好的控制,一定程度地减小了地表沉降,并且沿空留巷效果显著,为实际工程施工提供了科学依据和理论指导。 展开更多
关键词 切顶卸压 相似模拟 裂隙带 NPR锚索 沿空留巷
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深部采矿岩石力学进展 被引量:41
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作者 何满潮 武毅艺 +1 位作者 高玉兵 陶志刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期75-99,共25页
随着煤炭开采日益向深部发展,深部采矿引发的围岩大变形破坏和强冲击动力灾害日益严峻。在深部高地应力、高地温、高渗透压、强采动、强流变及多场耦合的复杂地质力学环境下,深部采场的应力场特征、煤岩体破碎性质、岩层移动及能量的积... 随着煤炭开采日益向深部发展,深部采矿引发的围岩大变形破坏和强冲击动力灾害日益严峻。在深部高地应力、高地温、高渗透压、强采动、强流变及多场耦合的复杂地质力学环境下,深部采场的应力场特征、煤岩体破碎性质、岩层移动及能量的积聚释放规律等均发生了显著变化。针对深部采矿中的岩石力学问题,论述了笔者及团队在深部采煤方法、深部巷道破坏机理与围岩控制、深井热害与地热利用三大方向取得的进展,主要包括:(1)提出了平衡开采理论和实现平衡开采的110/N00工法,进行了千米深井现场工程应用;(2)构建了深部“非均压建井”模式,研发了实现深井稳定提升的SAP系统,形成了可大幅简化井巷工程量和提高矿井采出率的建井方法;(3)研发了多套适用于研究深部岩体在水、高温、高压、结构效应及多场耦合作用下发生宏观破坏的实验系统和可进行微观层面演算的超算系统,揭示了深部软岩大变形破坏机理及多尺度力学特性;(4)研制了深部岩体冲击型和应变型岩爆实验系统,阐述了深部岩体冲击能量沿开挖临空面瞬间释放的非线性动力学行为;(5)提出了深部巷道开挖补偿支护理论,进一步发展了具有高恒阻、高延伸率、强吸能和耐冲击超常力学特性的NPR支护材料和技术;(6)研发了模拟深部高温、高湿和高压环境下的岩体热力学实验系统,提出了热害治理和热能资源化利用方法,建立了深部热害治理与热能综合利用系统(HEMS)。相关研究成果已在深部开采领域得以应用,可为深部采矿面临的复杂岩石力学问题提供借鉴。 展开更多
关键词 深部开采 岩石力学 110/N00工法 巷道变形 围岩控制 矿井热害
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岩爆机制及其控制 被引量:2
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作者 何满潮 李杰宇 +3 位作者 刘冬桥 陶志刚 胡杰 王炯 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第7期1321-1336,I0005-I0020,共32页
随着岩体工程向深部发展,开挖引发的围岩大变形和强冲击诱发的动力破坏日益严峻。岩爆作为深部地下工程中常见的一种强动力灾害,被称为岩土工程界的“癌症”,其具有突发性特点,难以有效预报及防治,严重地威胁着施工人员的安全和设备的... 随着岩体工程向深部发展,开挖引发的围岩大变形和强冲击诱发的动力破坏日益严峻。岩爆作为深部地下工程中常见的一种强动力灾害,被称为岩土工程界的“癌症”,其具有突发性特点,难以有效预报及防治,严重地威胁着施工人员的安全和设备的正常运行。通过对比岩石在真三轴卸荷和单轴压缩这2种应力路径下的储能差异,对岩爆多余能量机制进行探讨。首先,根据岩爆诱发机制的不同,将岩爆分为由应力集中导致的应变型岩爆和扰动诱发的冲击岩爆。然后,模拟开挖诱发的不同类型岩爆的应力路径进而在室内再现各种岩爆现象,并对其机制进行研究,自主研发3套真三轴岩爆模拟试验系统:第1代应变岩爆试验系统、第2代应变岩爆试验系统、冲击岩爆试验系统。同时,在实验室内成功模拟不同类型的岩爆:巷道应变岩爆、巷道交叉点应变岩爆、3个临空面矿柱应变岩爆、矿柱应变岩爆以及动荷载诱发的冲击岩爆。最后,为有效控制岩爆灾害,提出开挖补偿法,并研发具有负泊松比效应的宏观和微观NPR锚杆/索。工程实践证明,NPR锚杆/索能提供高预应力来补偿开挖造成的应力损失,同时具备良好的延展性和吸能效果,可为岩爆灾害的防治提供有效途径。 展开更多
关键词 岩爆机制 岩爆试验 多余能量 岩爆分类 岩爆控制 开挖补偿法 NPR锚杆/索
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爆炸冲击波和爆生气体的动态作用演化机制的实验与数值分析 被引量:3
15
作者 王雁冰 孔维文 +3 位作者 左进京 李林青 吴宝杨 陶志刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期248-260,共13页
在岩石爆破过程中,爆炸冲击波和爆生气体的波动机理尚不清楚。通过高速纹影系统和超压测试系统并结合AUTODYN数值模拟分析,对爆炸冲击波和爆生气体的波动机理开展研究。设计了不同炸药类型和装药结构下的5种药包,通过纹影照片直观地显... 在岩石爆破过程中,爆炸冲击波和爆生气体的波动机理尚不清楚。通过高速纹影系统和超压测试系统并结合AUTODYN数值模拟分析,对爆炸冲击波和爆生气体的波动机理开展研究。设计了不同炸药类型和装药结构下的5种药包,通过纹影照片直观地显示爆生产物的动态作用演化过程。对比分析5种情况下爆炸冲击波和爆生气体在流场中的波动变化,将数值模拟结果与纹影实验结果进行对比并反演了炸药内部爆轰波动过程。结果表明:爆炸冲击波与爆生气体一开始伴随扩展,并以起爆点为中心向外以球形传播。在传播过程中,爆炸冲击波与爆生气体逐渐分离,爆炸冲击波传播速度大于爆生气体的传播速度。在不同的装药结构情况下,爆炸冲击波和爆生气体的分离特征不同,分离的时间随药包外壳约束作用的增强而缩短。在不同的炸药类型情况下,爆炸冲击波和爆生气体的波动形态基本相同,但因炸药材料本身物理力学参数不同,所以爆炸冲击波和爆生气体传播过程中的速度和压力变化会有差异。当存在切口时,爆炸冲击波和爆生气体会优先从切口处向外传播,然后向其他方向进行绕流,切口方向的压力和速度都会变大,切口方向能量集中且管壁优先破坏,达到定向破坏的效果。数值模拟中爆炸冲击波和爆生气体的波动变化形态与纹影实验结果在形态上较为吻合。 展开更多
关键词 爆炸冲击波 爆生气体 高速纹影 动态演化 AUTODYN
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轻量级目标检测算法综述
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作者 叶栢铖 朱尤攀 +4 位作者 周永康 段晨昊 张昱东 陶志刚 傅志宇 《红外技术》 北大核心 2025年第3期289-298,共10页
传统基于深度学习的目标检测算法通常需要巨大的计算资源和长时间的训练,不能满足工业界的需求。轻量级目标检测网络通过牺牲一部分检测精度,换取更快的推理速度和更轻量的模型,适用于边缘计算设备中的应用,受到了广泛关注。本文介绍了... 传统基于深度学习的目标检测算法通常需要巨大的计算资源和长时间的训练,不能满足工业界的需求。轻量级目标检测网络通过牺牲一部分检测精度,换取更快的推理速度和更轻量的模型,适用于边缘计算设备中的应用,受到了广泛关注。本文介绍了常用于压缩和加速模型轻量化技术,归类分析了轻量化骨干网络结构原理,并在YOLOv5s上进行实际效果对比。最后对轻量化目标检测算法的未来前景以及面临的挑战进行了展望。 展开更多
关键词 深度学习 目标检测 轻量化技术 骨干网络
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香炉山隧洞不良地质段“L”型地面超前注浆方案研究 被引量:1
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作者 赵利鹏 李坚 +3 位作者 雷啸天 郭亚欣 王廷超 陶志刚 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第6期1294-1304,共11页
为解决隧道(洞)建设过程中不良地质段突泥涌水和软岩大变形等问题,依托滇中引水工程香炉山隧洞,提出一种采用全孔长度超过500 m的地面“L”型定向钻孔注浆并辅以洞内超前注浆的加固方法,在实际工程中确定这一方法的具体设计方案。首先,... 为解决隧道(洞)建设过程中不良地质段突泥涌水和软岩大变形等问题,依托滇中引水工程香炉山隧洞,提出一种采用全孔长度超过500 m的地面“L”型定向钻孔注浆并辅以洞内超前注浆的加固方法,在实际工程中确定这一方法的具体设计方案。首先,通过现场地质调查与分析,揭示不良地质区段香炉山隧洞建设的技术难点;其次,介绍“L”型定向钻孔注浆的施工过程及注浆工艺;然后,设计出一种能够提高地层稳定性的“L”型地面超前注浆方案,并对地层进行加固;最后,采用掌子面揭示、注浆技术以及大地电磁检测等手段证明现场注浆效果。研究结果表明:1)“Z1+Z2+Z4”钻场设计为最优地面超前注浆技术方案;2)“L”型定向钻孔注浆辅以洞内超前注浆技术可满足盲区注浆区域覆盖问题,实现真正意义上的超前治理。 展开更多
关键词 深埋隧洞 输水隧洞 不良地质段 突泥涌水 软岩大变形 地面“L”型定向钻孔注浆
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矿井智能监控目标识别的图像增强方法与应用 被引量:1
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作者 孙林 陈圣 +3 位作者 姚旭龙 张艳博 陶志刚 梁鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期495-504,共10页
煤矿井下安全违章智能识别技术成为安全管理与信息获取的主要手段,但由于井下空间环境受低照度、点光源、高粉尘等因素的影响,极大地降低了智能识别的准确率。基于此,提出了一种多权重融合的图像增强方法,实现了图像亮度加强和照度均衡... 煤矿井下安全违章智能识别技术成为安全管理与信息获取的主要手段,但由于井下空间环境受低照度、点光源、高粉尘等因素的影响,极大地降低了智能识别的准确率。基于此,提出了一种多权重融合的图像增强方法,实现了图像亮度加强和照度均衡的融合增强。利用Gamma算法实现井下监控图像的亮度增强,在亮度增强的基础上,进行HSV空间变换,保持色调分量和饱和度分量不变,利用多尺度高斯函数提取光照分量,再利用改进的二维伽马函数对光照分量过强和过弱的区域进行调整,实现照度均衡。结合拉普拉斯对比度、亮度、饱和度3个权重并通过高斯和拉普拉斯金字塔融合亮度增强与照度均衡的图像,实现矿井智能监控图像增强。通过矿井监控中的安全帽智能识别实验,对提出的图像增强方法和多尺度视网膜算法(MSR)、具色彩保护的多尺度Retinex算法(MSRCP)、带色彩修复的多尺度Retinex算法(MSRCR)、色彩增益加权的AutoMSRCR算法(AMSRCR)利用标准差、峰值信噪比、信息熵等图像评价指标进行评判。峰值信噪比相较于上述算法平均提高了32.44%;标准差相较于原图平均提高了115.38%,相较于上述算法平均提高了47.30%。安全帽识别准确率达到了86.7%,相较于上述算法平均提高了47.52%。实验验证结果表明,所构建的图像增强方法可有效提高矿井图像的亮度、清晰度、对比度,减少色彩失真、光晕等现象,并明显提高了矿井智能监控中目标识别的准确率,可为煤矿井下安全违章智能识别奠定坚实基础。 展开更多
关键词 矿井智能监控 安全违章识别 图像增强 亮度增强 照度均衡
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岩石结构面Grasselli二维粗糙度指标优化及其JRC估算 被引量:1
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作者 洪陈杰 翁寒倩 +3 位作者 王凯 黄曼 陶志刚 杜时贵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1146-1154,共9页
采用只考虑迎剪侧表观倾角而忽略内部起伏角的Grasselli二维形貌参数θ_(G)来估算结构面粗糙度系数JRC仍有待改进。从θ_(G)的物理意义出发,发现爬坡区内部凸起高度对粗糙度的贡献可表示为其在总爬坡水平距离上的坡角,所有爬坡区提供的... 采用只考虑迎剪侧表观倾角而忽略内部起伏角的Grasselli二维形貌参数θ_(G)来估算结构面粗糙度系数JRC仍有待改进。从θ_(G)的物理意义出发,发现爬坡区内部凸起高度对粗糙度的贡献可表示为其在总爬坡水平距离上的坡角,所有爬坡区提供的坡角之和定义为结构面内部起伏体粗糙贡献,将结构面迎剪侧表观平均倾角θ_(G)和爬坡区内部平均坡角θ_(H)叠加,提出岩石结构面粗糙度新指标θ_(C)。通过获取十条标准JRC剖面线的θ_(C),分析其与JRC之间的关系,建立基于θ_(C)的JRC估算式。计算不同采样间距和不同采样方向下的新指标θ_(C),结果显示θ_(C)具有分形特征且能够反映结构面形貌各向异性。进一步将JRC估算式应用于JRC-JCS模型,通过对比已有研究得到的试验结果以及不同抗剪强度模型的预测效果,验证基于新指标θ_(C)估算的JRC可以准确预测结构面峰值抗剪强度。最后,对二维指标θ_(C)进行三维拓展,提出三维粗糙度新指标(θ_(C))_(3D),并通过结构面形貌各向异性表征验证了其合理性。 展开更多
关键词 岩石结构面 粗糙度 表观平均倾角 内部平均坡角 抗剪强度
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黄峪口白云岩边坡变形机理分析及NPR锚索支护效果研究 被引量:1
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作者 王丰年 孙铜 +2 位作者 刘珂源 孙滢滢 陶志刚 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期151-156,163,共7页
延庆黄峪口边坡具有丰富的白云岩资源,在降雨作用下出现了严重的失稳现象,边坡前缘及坡体表面出现了多条裂缝,目前,针对该边坡的失稳机理及支护对策缺乏精细剖析。本文通过现场调查、数值模拟实验的手段研究了强风化白云岩边坡的失稳机... 延庆黄峪口边坡具有丰富的白云岩资源,在降雨作用下出现了严重的失稳现象,边坡前缘及坡体表面出现了多条裂缝,目前,针对该边坡的失稳机理及支护对策缺乏精细剖析。本文通过现场调查、数值模拟实验的手段研究了强风化白云岩边坡的失稳机理,并通过现场监测的方法验证了NPR锚索对该类破碎岩质边坡的支护效果。研究结果显示:白云岩边坡坡体多为张性切裂缝和剪切裂缝,滑坡主要发生蠕滑变形,滑坡属于牵引式顺层岩质滑坡;降雨对边坡的影响主要是岩土体饱和孔压和非饱和孔压共同作用的结果,雨水过大会导致边坡前缘处基岩软化,造成滑坡的发生;矿区内边坡通过NPR锚索的加固后稳定性得到明显提升,牛顿力基本保持在300 kN以上,可以实现对边坡的稳定性控制和远程实时监测预警。 展开更多
关键词 白云岩 边坡 牛顿力 NPR锚索 数值模拟
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