胡涛
- 作品数：16 被引量：199H指数：9
- 供职机构：中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学交通运输工程更多>>
- 基于分布式光纤技术的采动影响下覆岩变形演化规律试验研究被引量：24
- 2020年
- 为了解决在实际工程中岩层变形难以用常规测试方法进行监测的问题,采用分布式光纤传感技术的布里渊频域分析技术(BOFDA)和布里渊频移(BFS)分析技术,根据现场的煤层采动过程,在试验室建立4200 mm×250 mm×1600 mm(长×宽×高)的采场覆岩模型,通过预埋于模型内部的4条水平传感光纤和5条垂直传感光纤,对模型开挖过程中的覆岩变形特征进行测试。将光纤测试结果与近景摄影数字图像处理技术获得的岩层位移进行对比,揭示了光纤频移值和岩层工作面来压及覆岩结构演化的对应关系,获得了基于光纤频移值的两带发育、演化范围的表征方法。研究表明,使用BOFDA分布式光纤技术监测采动覆岩活动特征与矿压显现规律是可行的,试验结果为分布式光纤测试技术在现场监测煤矿上覆岩层"两带"变形提供了理论依据与试验保障。
- 侯公羽胡涛胡涛谢冰冰谢冰冰周天赐
- 关键词：分布式光纤传感模型试验覆岩变形
- 不同围压下卸荷速率对围岩变形与破坏的影响被引量：9
- 2019年
- 研究相关因素对巷道/隧道围岩变形及破裂形态特征的影响作用,可以为巷道/隧道的支护设计提供理论支撑。在课题组已成功构建的围岩试件开挖卸荷模型试验系统基础上,对水泥砂浆围岩试件进行不同初始围压下不同卸荷速率的系列试验。试验结果表明:(1)开挖卸荷对围岩变形及破坏的影响不仅存在于卸荷阶段,卸荷效应会在卸荷结束之后继续对巷道围岩产生影响,并且随着初始围压的增大,对卸荷后围岩变形的影响更为明显。(2)卸荷阶段的切向、轴向应变率均呈现先增大后逐渐减小的变化趋势。快速卸荷应变率峰值出现较早,慢速卸荷应变率峰值出现较晚。(3)初始围压相同时,卸荷速度增大,卸荷阶段应变率加快,变形总量越小。卸荷速度相同时,初始围压增大,卸荷阶段应变率加快,变形总量越大。(4)慢速卸荷破坏时,试件外壁完整,内壁上靠近底端出现片状剥落;快速卸荷破坏时,试件外壁上出现环状贯通裂隙伴随少量竖向微裂隙,内径缩减明显,内壁上出现岩块掉落现象。试验结果有利于进一步研究其他相关因素对围岩变形及破裂形态的影响机制。
- 侯公羽梁金平胡涛胡涛谭金鑫杨希张永康
- 关键词：岩石力学开挖卸荷破坏特征
- 分布埋入式光纤与隧道衬砌耦合性能试验及应用被引量：7
- 2020年
- 为探究埋入式光纤与隧道衬砌的耦合性能,分别从理论与试验两个方面进行研究,并在实际工程中进行了验证。构建了光纤、中间体和基体结构力学分析模型,进行光纤应变传递机制理论分析,计算了光纤应变传递效率;使用钢筋混凝土梁模拟隧道衬砌,进行了2组不同加载速率的试验。其中,在同一根梁内(同一工况)设计6种光纤的布设方式,以位移控制的方式在梁跨中部位进行单点多级加载,使用BOFDA(布里渊散射光频域分析)技术分别对6条光纤进行监测。试验结果表明:6条光纤均可以有效监测梁从开始加载至钢筋开始屈服阶段,光纤与梁耦合性最好;钢筋开始屈服直至梁破坏阶段,光纤应变不再增加甚至减小或呈现出光纤断裂的状态,此过程光纤与梁耦合性较差;除开槽埋入式光纤的有效监测应变差为3000×10-6外,其余布设方式光纤有效监测应变差为2000×10-6;光纤在长距离(>>146 mm)埋入式布设情况下可认为其应变传递效率接近100%,2组不同试验结果呈现相似规律。在北京市新机场线地铁暗挖隧道CRD工法区间进行了工程应用研究,监测结果表明分布埋入式光纤布设工艺是可行的,可为分布式光纤技术在地下工程结构监测中的应用提供有价值的参考。
- 侯公羽谢冰冰谢冰冰胡涛李子祥胡涛周天赐肖海林
- 关键词：隧道衬砌
- 深孔爆破切顶条件下巷旁支护墙宽度研究被引量：9
- 2019年
- 为消除悬臂梁顶板对留巷的旋转挤压影响和确定合理宽度的巷旁支护墙,通过深孔爆破预裂切落巷旁采空区侧断裂带以下顶板,根除悬臂梁形成的条件,人为致使巷旁支护墙只承载其上覆静止平衡的岩体质量。在此静力学模型计算中,由巷旁支护墙支护阻力和巷旁断裂带以下悬露顶板长度的关系研究,分析了侧向悬露顶板对巷旁支护墙的破坏影响;由采用深孔爆破切顶后巷旁支护墙支护阻力和断裂带高度的关系研究,得出切顶后顶板对巷旁支护墙的挤压破坏明显减少,进而维护了留巷的稳定。推导出巷旁支护墙宽度的力学计算方程,计算得出C30混凝土材料巷旁支护墙的合理宽度范围,采用动压系数1.2,得到切顶条件下巷旁支护墙的1.5m宽度值解析解,将这一参数成功在工程实践中应用。南阳煤矿3207工作面运输巷矿压观测结果表明,切落断裂带高度以下的巷旁采空侧顶板有助于留巷的稳定,在此条件下确认的巷旁支护墙宽度是合理和可行的。
- 侯公羽胡涛李柱和陈建鹏谢冰冰谢冰冰李子祥
- 关键词：沿空留巷巷旁支护断裂带
- 深孔爆破切顶对沿空留巷围岩稳定性影响的研究被引量：18
- 2019年
- 为了在山西省南阳煤矿3207工作面顺利实施沿空留巷无煤柱开采,在靠近巷旁支护墙的采空区侧进行超前深孔爆破预裂顶板,通过数值模拟计算和现场工业试验,进行了深孔爆破切顶对沿空留巷围岩稳定性影响的研究。以南阳煤矿3207工作面运输巷沿空留巷为背景,构建了数值模拟计算模型,计算了留巷的顶、底板位移和墙体、煤帮的位移,分析了留巷围岩的应力分布与变化。数值计算表明,切顶后沿空留巷围岩应力和位移的减小幅度较大,围岩稳定性显著提高。现场工业试验研究表明,深孔爆破切顶能有效地消除悬臂梁顶板对留巷围岩的旋转挤压破坏,有助于沿空留巷结构保持稳定和完整。
- 胡涛侯公羽李子祥李柱和谢冰冰陈建鹏崔永科
- 关键词：沿空留巷数值模拟
- 三轴作用下的小型围岩试件在开挖卸荷过程中的声发射特征被引量：7
- 2019年
- 为了获得巷道围岩开挖卸荷过程中的声发射特征与开挖卸荷状态之间的关系,使用水泥砂浆厚壁圆筒围岩试样,开展开挖卸荷条件下3种不同卸荷速度的声发射试验研究。利用自主研发的小型巷道围岩开挖卸荷模型试验系统,声发射系统及变形监测系统采集试样卸荷过程中的声发射时频信号及变形信息,并对声发射b值进行研究。研究发现:(1)试验过程具有4个特征阶段:加载段―维持段Ⅰ―卸荷段―维持段Ⅱ,这4个阶段与振铃累计曲线有良好对应关系。(2)加载段,高频高幅信号较多,分布范围广,试样内部原始裂隙在三向应力作用下压密明显;维持段Ⅰ,高频高幅信号明显减小,分布范围变窄,试样三向持续压密,变形微小;卸荷段,高、低频信号增多,幅度增加,应变率较高,变形增加速度快,卸荷对试样内侧影响效应更显著;维持段Ⅱ,较慢速卸荷的高幅信号持续增多,内外侧以较低应变率持续产生变形。(3)卸荷速度越大,卸荷段振铃累计曲线出现"陡升"的幅度越高,维持段Ⅱ"陡升"出现越早,幅度越小。(4)卸荷速度增大,b值整体量值减小且越趋于小波幅平稳变化,相对声发射大事件占比提高,破裂尺度更大。
- 侯公羽梁金平荆浩勇胡涛胡涛谭金鑫杨希张永康
- 关键词：开挖卸荷声发射B值
- 基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统被引量：15
- 2020年
- 当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。
- 侯公羽胡涛徐桂城马占彪梁海平王顺光郑纲
- 关键词：顶板变形
- 使用BOTDR技术进行隧道监测的光纤护套效应被引量：16
- 2017年
- 基于BOTDR的布里渊应变监测技术已在岩土工程领域得到了初步的应用,但一系列的试验及工程应用表明,不同类型的光缆得到的测试结果呈现较大的差别性,原因就是光纤护套效应。以BOTDR的光纤应变监测技术为基础,并通过精准定位(温度刺激)、应变测量范围(漂移量)及温度测量等一系列试验,对新型应变光缆、套装光缆以及铠装光缆的工程性能进行了对比试验研究,得到了光纤护套效应对巷道监测结果的影响,甄别了适用于不同工程应用的光缆类型,并保证监测结果与实际变形及温差变化的一致性。这些研究工作初步解决了使用BOTDR技术进行巷道应变监测的光缆选型的问题,为基于BOTDR的应变监测技术的工程应用提供了理论基础。
- 侯公羽谢冰冰胡涛殷姝雅韩育琛
- 关键词：隧道监测
- 基于BOFDA的覆岩采动“两带”变形表征研究被引量：18
- 2020年
- 为研究荫营矿150313工作面两带高度的光纤应变表征方法,分析了BOFDA的应变监测原理,建立了光纤应变表征冒落带和裂隙带岩层变形的力学分析模型,详细分析和讨论了两带范围内岩块位移变形时水平光纤、垂直光纤的应变变化特征,得出光纤应变变化和岩层破断垮落强度、垂直位移量成正相关关系;光纤应变突变点表征了岩块的破断垮落位置,光纤应变突变点之间的范围表征了岩层变形的范围。并进行了基于BOFDA技术的平面模型相似模拟试验,试验结果表明,两带发育规律和BOFDA光纤应变曲线有明显的对应关系:垂直光纤应变不仅表征了采动两带在采场横三区横向演化过程的变形特征,还表征了岩层垮落的高度和垮落强度;水平光纤应变曲线不仅表征了两带范围内岩层的垮落范围和垮落强度,其多级凸台曲线同样表征了采场横三区岩层破断垮落的不均衡性。相似模拟试验得到该工作面的实际冒落带高度和裂隙带高度,与理论计算数值吻合,符合该矿实际情况。研究结果为BOFDA技术在上覆岩层变形的物理模型试验中应用提供了可靠依据。
- 侯公羽胡涛胡涛谢冰冰肖海林周天赐
- 植入式光纤传感器在隧道结构中的边界效应研究被引量：2
- 2020年
- 为探究植入式光纤传感器与隧道衬砌的应变传递的边界效应,分别从理论、试验和现场应用3个方面进行研究,并在实际工程中进行了验证。构建了光纤在混凝土衬砌中的应变传递模型,进行光纤应变传递机制分析,计算了光纤应变传递效率,并与数值计算结果对比,验证了力学计算模型的准确性。使用钢筋混凝土梁模拟隧道的混凝土衬砌,在其表面植入分布式光纤,进行了2组试验。对试验梁进行分级加载并使用BOFDA技术对光纤进行测试。试验结果表明:植入式光纤传感器存在边界效应,结构两端为光纤的低效率应变传递区,不能完全传递试验梁的应变;试验梁中部为光纤的高效率应变传递区,能够完全传递试验梁的应变。基于以上研究成果,在北京市新机场线地铁暗挖隧道CRD工法区间,采用植入式工艺在隧道衬砌内布设了分布式光纤传感器,进行了工程应用研究。监测结果表明,边界效应对工程监测结果影响很小,分布埋入式光纤布设工艺是可行的。该研究可为分布式光纤技术在地下工程结构监测中的应用提供参考。
- 侯公羽李子祥胡涛胡涛肖海林
- 关键词：分布式光纤隧道监测
