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第一次关注锚索是在FAST设计阶段。我们了解到贵州省的山体容易滑坡,所以请了贵州省公路设计的工程师来讲切脚之后的山体如何治理以避免滑坡。基本思想就是往山体里打孔,加入锚索。虽然最终因为大窝凼周围山体的沉积层向外倾斜,滑坡问题不严重,但边坡治理以及主动反射面的下拉索地锚都用到了锚索。一直以来,我都感觉锚索多少有些问题,完全靠摩擦力抗拔似乎不那么可靠,至少不是高可靠的。有没有可能像膨胀螺丝那样,拉的时候就膨胀,增大压力,从而增加摩擦力?
加膨胀螺丝当然是一种思路,但膨胀螺丝这种结构是单点的,很难从本质上解决问题。今天听了个报告,感觉算是听对了。报告是何满潮院士做的。报告从圣维南提出的理想塑性的概念讲起。要实现这种理论上存在的材料,报告人猜测这种材料应该有负泊松比,简单说就是越拉越粗。粗一听肯定会觉得,这怎么可能?绳子和钢筋都是越拉越细,怎么可能越拉越粗?
关键就在于膨胀螺丝那样的结构。何院士做的第一代NPR(负泊松比)材料其实就是用复合材料做了一系列的膨胀螺丝结构,这样一拉,每个“膨胀螺丝”都膨胀,这样就实现了越拉越粗。当然,这不是真正做出了负泊松比的材料,而更多是做出了一种结构。但是,这种结构是非常有启发性的,如果能在微观上实现这种“膨胀螺丝”结构,不就做出负泊松比材料了么?何院士做的第二代NPR材料就是在围观上实现了一种形态类似膨胀螺丝的孪晶结构,相当于这种材料是由很多小的“膨胀螺丝”组成的,在一定范围内拉伸的时候,这种材料是越拉越粗的。
这种材料有什么用呢,一大应用就是做高抗拔的锚索,如果用这种锚索加固隧道的洞壁,可以抵抗洞顶上方几百公斤炸药的爆炸,这对于建设高岩爆风险的隧道是非常有用的,比如何院士提到,这种NPR材料可以用于川藏铁路的建设。
对于FAST而言,这种高抗拔的锚索或许可以用于望远镜下拉索的地锚,这样或许可以最大程度地避免地锚被拔出的情况。
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GMT+8, 2024-9-1 08:23
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