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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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高地应力软岩隧道围岩大变形NPR锚索控制方法研究 被引量:21
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作者 陶志刚 任树林 +3 位作者 王丰年 乔亚飞 唐绍武 何满潮 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2020年第S02期82-92,共11页
为解决高地应力软岩隧道建设过程中支护结构破坏、围岩大变形等问题,依托地处炭质板岩地层,具有地质构造复杂、断层发育、埋深大、地应力极高等特点的木寨岭特长公路隧道工程,对隧道围岩NPR锚索支护方案进行研究。首先,采用原位试验、... 为解决高地应力软岩隧道建设过程中支护结构破坏、围岩大变形等问题,依托地处炭质板岩地层,具有地质构造复杂、断层发育、埋深大、地应力极高等特点的木寨岭特长公路隧道工程,对隧道围岩NPR锚索支护方案进行研究。首先,采用原位试验、现场勘察和室内试验方法,对其地质条件及破坏成因进行分析;然后,利用自主研发的高预紧力恒阻大变形锚索(NPR锚索)材料,设计出一种能够控制公路隧道围岩大变形的NPR锚索综合控制体系;最后,使用该控制体系在现场进行工业性试验,通过对NPR锚索加固区的围岩变形量、钢拱架应力和NPR锚索受力进行实时监测,分析NPR锚索支护方案的围岩控制效果。试验结果表明:采用NPR锚索“非对称布设和长-短锚索组合搭配”的综合控制体系,能有效控制隧道围岩初期支护大变形难题,最大变形量从2936 mm控制到240 mm以内,消除了初期支护侵限、开裂等破坏隐患,控制效果显著。 展开更多
关键词 软岩隧道 支护设计 恒阻大变形锚索(npr锚索) 围岩变形机制 高地应力 炭质板岩
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岩爆机制及其控制 被引量:3
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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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南芬露天采场楔形滑坡机理及滑动力监测预警分析 被引量:12
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作者 陶志刚 孟祥臻 +4 位作者 马成荣 朱淳 何满潮 王长军 张海江 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3149-3158,共10页
近些年,南芬露天铁矿开采深度越来越大,局部已经形成552 m高边坡(标高142~694 m)。由于主采场断面呈"V"字型展布,采场底部空间日益狭小,滚石和滑坡灾害有效避险空间丧失,严重威胁人员和机械的安全。针对上述问题,矿山启动了... 近些年,南芬露天铁矿开采深度越来越大,局部已经形成552 m高边坡(标高142~694 m)。由于主采场断面呈"V"字型展布,采场底部空间日益狭小,滚石和滑坡灾害有效避险空间丧失,严重威胁人员和机械的安全。针对上述问题,矿山启动了三期扩帮四期开采工程,受老滑坡体影响,下盘扩帮过程中连续3年发生了多次局部滑坡灾害。针对"2016-1101滑坡"深部滑动力监测预警曲线进行分析,结合现场调查,判断其滑坡成因和破坏模式;采用赤平极射投影法分析了滑坡发生机理和滑坡体安全系数;利用FLAC3D中的Fish语言构建了具有负泊松比特性的恒阻大变形锚索(NPR)数值分析模型,并对"2016-1101滑坡"进行数值建模分析,将实际监测结果和模拟结果进行对比,发现二者具有显著的一致性,为其他类似边坡的滑坡机理分析和数值模拟计算提供了理论和实践依据。 展开更多
关键词 楔形滑坡 npr恒阻大变形锚索 滑动力监测 数值模拟 预警准则
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西南地区节理化薄层软岩隧道大变形力学机理及支护控制方法 被引量:7
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作者 陶志刚 李梦楠 +2 位作者 张博 李慧茹 史广诚 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第4期452-463,共12页
针对西南山区高地应力软岩隧道支护结构破坏、围岩大变形等问题,以云南昌宁隧道为工程背景,分析了隧道围岩大变形破坏模式及力学机理,开展了软岩隧道NPR锚索应力补偿支护技术应用研究工作。首先采用现场勘查和室内试验的方法,对隧道地... 针对西南山区高地应力软岩隧道支护结构破坏、围岩大变形等问题,以云南昌宁隧道为工程背景,分析了隧道围岩大变形破坏模式及力学机理,开展了软岩隧道NPR锚索应力补偿支护技术应用研究工作。首先采用现场勘查和室内试验的方法,对隧道地质条件及破坏成因进行分析;然后,研究了昌宁隧道影响围岩稳定性的主要控制因素和围岩破坏模式,提出了以NPR锚索为核心的应力补偿支护技术;最后,通过现场试验分析了NPR锚网耦合支护条件下昌宁隧道围岩控制效果。结果表明:岩层挤压弯折和层间剪切滑移是昌宁隧道围岩破坏的主要模式;以NPR锚索为核心的应力补偿支护技术能有效控制隧道围岩初期支护大变形,隧道围岩最大变形量从2150 mm降低到100 mm以内,效果显著。研究成果可为软岩隧道大变形的防治提供参考。 展开更多
关键词 软岩隧道 破坏模式 恒阻大变形锚索(npr锚索) 开挖补偿
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高恒阻大变形锚索静力学特性数值模拟分析及应用 被引量:7
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作者 陶志刚 李梦楠 +2 位作者 庞仕辉 谷明 何满潮 《矿业科学学报》 2020年第1期34-44,共11页
近些年,滑坡地质灾害发生的强度和频率逐年上升。在滑坡发生过程中,传统预应力锚索无法抵抗岩土体大变形而发生拉断、破坏、失效等问题。针对上述问题,自主研发了三种不同类型的高恒阻大变形锚索(NPR锚索),其核心结构由恒阻装置与传统... 近些年,滑坡地质灾害发生的强度和频率逐年上升。在滑坡发生过程中,传统预应力锚索无法抵抗岩土体大变形而发生拉断、破坏、失效等问题。针对上述问题,自主研发了三种不同类型的高恒阻大变形锚索(NPR锚索),其核心结构由恒阻装置与传统锚索连接组成。首先,通过现场静力拉伸试验,得到该新型锚索结构最大恒阻力值约850 kN,最大变形量达2000 mm;其次,在ABAQUS中采用STATIC,GENERAL准静态分析方法对静力拉伸条件下恒阻装置的应力应变特性进行数值模拟分析,分析结果证明NPR锚索拉伸过程是一个恒阻且吸收能量的过程;最后,现场应用验证了NPR锚索结构能够随着边坡失稳而产生大变形的特性,避免了传统锚索因大变形而被拉断破坏,实现了滑坡灾害防治、监测、预报智能一体化的目标,为合理解释滑坡体运移规律与监测预警曲线之间的关系提供了科学依据。 展开更多
关键词 恒阻大变形锚索 数值分析 负泊松比 静力拉伸
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