为应对深部洞室开挖过程中可能出现的高应力岩爆、冲击地压及外部爆炸等动力冲击作用下造成的洞室围岩非线性大变形，何满潮院士研究团队研发了具有均匀大变形、颈缩明显消失、屈服平台消失等实验现象的2G-NPR（Second Generation Negative Poisson’s Ratio）锚杆新材料，并在此基础上，形成了2G-NPR锚杆支护工程岩体的刚柔性结构系统大变形控制技术。为了深入研究爆炸强冲击作用下2G-NPR锚杆支护工程岩体的整体动态响应规律及力学行为，后续将其应用于国防和人防工程中。本文在爆炸试验现场研究了爆炸冲击波在花岗岩中的衰减模型，确定了爆炸所需的装药参数，获得了PR锚杆支护复合结构和2G-NPR锚杆支护复合结构洞室的支护参数；对比研究了在爆炸冲击过程中两种不同支护体系中拱顶峰值压力、拱顶拱肩拱底加速度、锚杆轴力以及围岩的动力学响应和相互作用规律，揭示了不同支护洞室的抗冲防爆特性及其破坏模式。研究结果表明：2G-NPR锚杆能抵抗更强的平面冲击载荷，能量吸收分摊比例占比高，在地下防爆支护中具有显著能量吸收特征，能够起到传统锚杆支护无法比拟的支护效果。此外，针对地下洞室开挖引起围岩应力状态的改变，提出洞室开挖应力补偿理论，并得到了锚杆锚固端各应力分量和位移分量的理论解，为后续洞室支护研究提供理论参考。

1 NPR锚杆支护变形机理
1.1 2G-NPR锚杆本构关系
1.2 2G-NPR岩体能量平衡关系
2 试验段工程地质条件
3 现场冲击试验方案
3.1 现场试验试验段设计参数及锚杆物理力学参数
3.2 爆源与拱顶距离及装药方案设计
3.3 抗爆工程试验段设计图
3.4 监测设计
4 现场试验结果分析
4.1 宏观破坏特征
4.1.1 PR抗爆工程宏观破坏特征
4.1.2 2G-NPR抗爆工程宏观破坏特征
4.2 拱顶围岩峰值压力
4.3 拱顶、肩部、拱底加速度
4.4 锚杆轴力
5 地下洞室破坏机理研究
5.1 直墙半圆拱洞室承压拱效应
5.2 地下洞室开挖应力补偿理论
5.3 NPR锚杆锚固端各应力分量和位移分量的理论解
5.4 直墙半圆拱洞室锚杆支护机理
6 结论

陶志刚,韩惠,明伟,史广诚,何满潮,杨晓杰.新型NPR锚杆支护系统抗动力冲击试验研究[J/OL].煤炭学报:1-16[2023-06-03].DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2023.0239.