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滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警系统及工程应用

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岩石力学与工程学报 2021年第11期40卷 2161-2172页

作者：何满潮任树林陶志刚中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

滑坡灾害的精准监测和及时预警是防灾减灾的关键。针对目前滑坡监测预警存在的预警成功率低、预警时间滞后等问题,提出基于“滑坡发生的充分必要条件是牛顿力变化”这一学术思想的监测预警新方法,研发滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警新... 详细信息

滑坡灾害的精准监测和及时预警是防灾减灾的关键。针对目前滑坡监测预警存在的预警成功率低、预警时间滞后等问题,提出基于“滑坡发生的充分必要条件是牛顿力变化”这一学术思想的监测预警新方法,研发滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警新系统。从滑坡牛顿力远程监测预警的“道”、“器”、“术”及工程应用4个方面进行总结论述。首先,在岩石力学领域首次提出地质体灾变牛顿力变化定律,构建基于牛顿力变化测量的滑坡双体灾变力学模型和数学表达,形成一套完善的滑坡牛顿力测量理论体系。再者,自主研发滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警系统以及具有高恒阻、大变形、超强吸能特性的适用于滑坡牛顿力监测的负泊松比(NPR)锚索,提出滑坡牛顿力灾变预警模式及预警等级,形成滑坡加固–监测–预警一体化控制技术。最后,该系统在全国26个示范区的543个监测点进行实际工程应用,布点范围内的16次滑坡灾害全部预警成功,挽救了百余人生命和数以亿计装备财产,成功解决了滑坡短临预报的科学难题。

关键词：边坡工程监测预警牛顿力测量负泊松比锚索

基于双目立体视觉技术的岩爆碎屑弹射速度理论修正模型

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岩石力学与工程学报 2017年第10期36卷 2341-2349页

作者：何满潮任富强宫伟力何琴琴中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为了给工程岩爆破坏预测提供理论依据,在花岗岩岩爆模拟试验过程中,利用2台高速相机同步拍摄到碎屑弹射过程的数字图像。利用双目立体视觉技术对图像数据进行分析处理,得到碎屑的三维坐标和体积2个关键参数,进而求得碎屑的弹射速度。根... 详细信息

为了给工程岩爆破坏预测提供理论依据,在花岗岩岩爆模拟试验过程中,利用2台高速相机同步拍摄到碎屑弹射过程的数字图像。利用双目立体视觉技术对图像数据进行分析处理,得到碎屑的三维坐标和体积2个关键参数,进而求得碎屑的弹射速度。根据实测数据对弹射速度预测的理论模型进行经验修正,具体结论如下:修正模型中的应力衰减常数b服从均值和方差分别为1.53×10~4和4.83×10~7的正太分布;经过修正的经验公式相比于原理论公式,未知变量的个数减少1个,只需知道碎屑的质量以及岩爆点对应的静态应力场就能得到碎屑弹射速度的统计分布;大部分岩爆碎屑的质量小于0.25 g,且动能大多数(86%)都集中在长度l<20 mm的碎屑上。

关键词：岩石力学岩爆破坏预测弹射速度修正双目高速相机双目立体视觉技术

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南山矿深部高应力软岩矿物学特征研究

金属矿山 2008年第6期37卷 73-76页

作者：周莉何满潮中国矿业大学(北京)

为了确定鹤岗南山矿深部高应力软岩巷道变形力学机制和支护对策,运用X-射线衍射、X-射线能谱分析与扫描电镜测试等技术手段,对巷道高应力软岩的矿物学特征进行实验研究。南山矿深部高应力软岩微裂隙发育,主要矿物成分为石英、长石和粘... 详细信息

为了确定鹤岗南山矿深部高应力软岩巷道变形力学机制和支护对策,运用X-射线衍射、X-射线能谱分析与扫描电镜测试等技术手段,对巷道高应力软岩的矿物学特征进行实验研究。南山矿深部高应力软岩微裂隙发育,主要矿物成分为石英、长石和粘土矿物。长岩有淋滤蚀变现象,粘土矿物以伊/蒙混层为主,混层比较低,伊/蒙混层中蒙脱石以钠蒙脱石为主,混层中主要单晶形态呈丝发状、条片状、羽毛状及波状薄片,集合体形态呈蜂窝状、网络状、颗粒包壳状、"之"字形排列及毛发状,粒间孔隙中粘土矿物主要产出状态有桥式、分散质点式和薄膜式。

关键词：高应力软岩伊/蒙混层矿物学特征

兴安矿深部软岩巷道大面积高冒落支护设计研究

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岩石力学与工程学报 2007年第5期26卷 959-964页

作者：何满潮李国峰王炯蔡健中国矿业大学岩土工程研究所北京100083

普通小面积冒落支护技术已经被掌握,但是大面积高冒落很难被控制。兴安矿四水平重车线巷道破坏严重,发生大面积高冒落,冒落区长度为150 m,最大冒高为8.6 m,被称为“一线天”。通过对兴安矿四水平重车线高冒区支护现状进行现场调查和分... 详细信息

普通小面积冒落支护技术已经被掌握,但是大面积高冒落很难被控制。兴安矿四水平重车线巷道破坏严重,发生大面积高冒落,冒落区长度为150 m,最大冒高为8.6 m,被称为“一线天”。通过对兴安矿四水平重车线高冒区支护现状进行现场调查和分析研究,发现其破坏原因主要有:(1)围岩强度低且层理发育;(2)原支护形式不合理;(3)水理作用;(4)巷道埋深大;(5)构造应力影响大。根据现场工程地质条件、岩石特性和破坏特点,通过室内试验,确定其软岩变形力学机制为高应力膨胀性软岩,并提出采用“双曲拱”柔层桁架支护技术进行支护,使巷道在空间上形成上下双硐室。工程应用效果表明,“双曲拱”柔层桁架支护技术是一种有效控制深部软岩巷道大面积高冒落的支护形式。

关键词：岩石力学深部软岩巷道冒落双硐室

基于第一性原理的石墨吸附一氧化碳倾向性研究

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计算物理 2016年第6期33卷 737-742页

作者：何满潮胡祥星赵健中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

利用基于量子力学的第一性原理计算方法,从微观角度研究煤层对一氧化碳气体的吸附机理.根据煤层的基本成分及结构特点,用结构类似的石墨模拟复杂的煤层,建立石墨吸附一氧化碳分子的模型,讨论石墨表面的三种高对称吸附位置,分别是顶位(to... 详细信息

利用基于量子力学的第一性原理计算方法,从微观角度研究煤层对一氧化碳气体的吸附机理.根据煤层的基本成分及结构特点,用结构类似的石墨模拟复杂的煤层,建立石墨吸附一氧化碳分子的模型,讨论石墨表面的三种高对称吸附位置,分别是顶位(top位)、桥位(bridge位)、洞位(hollow位)对一氧化碳分子的吸附.结果表明:当一氧化碳分子垂直于石墨表面,且碳原子端靠近碳层时,在石墨(001)表面的桥位(bridge位)有较强的吸附能.

关键词：石墨吸附一氧化碳第一性原理

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基于动态莫尔圆的岩爆机制研究

岩石力学与工程学报 2019年第S02期38卷 3321-3329页

作者：宫伟力高霞孙雅星何满潮中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

通过将经典的莫尔圆应力分析扩展到岩爆发生过程的静态加载和动态卸载破坏过程的应力状态分析提出了动态莫尔圆的概念,并基于此建立岩爆破坏的动力学Mohr-Coulomb准则以及岩爆破裂角的预测模型。理论分析解释了岩爆等动力破坏中的黏聚... 详细信息

通过将经典的莫尔圆应力分析扩展到岩爆发生过程的静态加载和动态卸载破坏过程的应力状态分析提出了动态莫尔圆的概念,并基于此建立岩爆破坏的动力学Mohr-Coulomb准则以及岩爆破裂角的预测模型。理论分析解释了岩爆等动力破坏中的黏聚力损失现象,并且表明根据静态加载应力可以预测其黏聚力损失值及岩石的破裂角。同时,通过开展花岗岩应变岩爆的物理模拟实验,验证了理论模型与实验值具有一致性。由于静态加载应力可以通过监测或已有的岩体力学知识来确定,因而,研究得到的理论成果具有实用性。

关键词：岩石力学岩爆动态莫尔圆岩爆破坏准则破裂角预测黏聚损失

地下工程微观NPR锚杆钢静力拉伸及锚固抗剪力学特性

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煤炭学报 2022年第2期47卷 683-694页

作者：陶志刚任树林何满潮夏敏中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

资源开采和地下空间建设逐渐向深部发展,给深部围岩支护体系带来了新的挑战,研发具有高强高韧、超强吸能、可施加高预紧力的围岩支护材料势在必行。基于此,自主研发了一种高强度、高延性,具有微观负泊松比效应的锚杆钢新材料,又称微观NP... 详细信息

资源开采和地下空间建设逐渐向深部发展,给深部围岩支护体系带来了新的挑战,研发具有高强高韧、超强吸能、可施加高预紧力的围岩支护材料势在必行。基于此,自主研发了一种高强度、高延性,具有微观负泊松比效应的锚杆钢新材料,又称微观NPR(Negative Poisson’s Ratio)材料,这种材料可以被用于加工成锚杆、钢筋、锚索、钢带等多种类型的工程应用材料。重点针对微观NPR锚杆钢的锚固剪切力学特性进行实验研究,介绍了PR(Poisson’s Ratio)材料、宏观NPR结构和微观NPR材料的基本概念及研发历史;开展微观NPR锚杆钢和普通PR锚杆钢的静力拉伸及锚固剪切实验;对比分析微观NPR锚杆钢的破坏形态、拉伸力学性能以及锚固抗剪力学特性。实验结果表明,在静力拉伸条件下,相较于普通锚杆钢,微观NPR钢拉伸曲线无屈服平台,具有恒阻大变形的准理想弹塑性特征,大大提高了锚杆材料的强度和变形性能,且其拉伸过程中均匀变形,破断后基本无颈缩;在锚固剪切实验条件下,加锚节理岩体在剪切荷载作用下具有显著的延性破坏特征,有效改善了无锚固节理岩体脆性破坏现象,微观NPR锚杆钢所能提供的抗剪强度远高于普通锚杆钢,并且其承受横向剪切变形能力是普通锚杆钢的2.5倍以上。实验证明微观NPR锚杆钢能够很好的平衡金属材料高强度和高延性的矛盾,极大提升了锚杆钢抗拉、抗剪能力,从材料本质上实现了锚杆的大变形超强吸能特性。

关键词：深部地下空间微观NPR钢能量吸收特性锚固抗剪实验特性静力拉伸特性

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软岩巷道冒落区注浆技术

金属矿山 2005年第2期34卷 16-18页

作者：熊伟何满潮中国矿业大学

注浆是将水泥或其它材料注入岩土体缝隙中的一种岩层加固方法。基于渗透注浆理论和分形理论, 讨论了软岩巷道冒落区注浆时的注浆压力、流量等因素,同时讨论了冒落区孔隙率的统计计算方法。工程实例表明注浆是一种通过冒落区的有效办法。

关键词：冒落软岩巷道注浆技术注浆压力岩层加固方法办法落区岩土体分形理论

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无煤柱自成巷力学原理及其工法

煤炭科学技术 2023年第1期51卷 19-30页

作者：何满潮高玉兵盖秋凯杨军中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

煤炭是我国的支柱能源,煤炭工业是关系我国能源安全的重要基础产业。长期以来,我国地下煤炭资源开采一直以井工长壁121工法为主,这种开采体系存在煤炭资源浪费、巷道掘进率高、煤柱应力集中等问题。为解决现行开采体系存在的安全、开采... 详细信息

煤炭是我国的支柱能源,煤炭工业是关系我国能源安全的重要基础产业。长期以来,我国地下煤炭资源开采一直以井工长壁121工法为主,这种开采体系存在煤炭资源浪费、巷道掘进率高、煤柱应力集中等问题。为解决现行开采体系存在的安全、开采成本和煤炭采出率三大瓶颈和突出问题,建立了基于采矿损伤不变量方程的采矿工程模型,分析了无煤柱自成巷力学原理。在此基础上,研发了顶板定向预裂卸压、NPR锚杆/索支护等成巷控制关键技术,实现了“拉得住、切得开、下得来、护得好”的技术目标,形成了无煤柱自成巷110/N00工法开采体系。110工法把采煤与掘进2套工序初步统一起来,使每个采煤工作面减少1条巷道的掘进,实现了无煤柱开采。N00工法则把采煤与掘进2套工序有机统一起来,利用矿压自动成巷,从而取消了回采巷道的掘进,彻底消除了采掘接续紧张的“老大难”问题。现场实践表明,110工法通过超前工作面预裂切顶卸压,利用矿山压力做功和垮落矸石的碎胀性实现留巷围岩自平衡。N00工法革新了原有采煤工艺,改变了传统采煤系统布局,实现了全采区无巷道掘进和无煤柱开采。

关键词：无煤柱开采切顶卸压 110工法 N00工法沿空留巷平衡开采