NPR结构新材料助力岷县隧道顺利贯通

     ——致敬伟大的高速公路建设者和管理者

（供稿：陶志刚，彭雪婷，王丰年）

2020年11月2日，由公航旅集团投资建设的渭武高速公路岷县隧道顺利贯通，标志着渭武高速公路定西段建设进入最后冲刺阶段。定西市委书记唐晓明，公航旅集团总经理袁得豪，定西市市委常委、市委秘书长梁兆光，副市长张应钦，公航旅集团总工程师乔小兵，定西市政协副主席、市交通运输局局长岳余之等领导出席贯通仪式。定西市、公航旅集团、岷县、长达公司相关单位（部门）、深部岩土力学与地下工程国家重点实验室及各参建单位负责人参加贯通仪式。

兰州至海口国家高速公路(G75)渭源至武都高速公路定西段岷县隧道全长2.8公里，由中交一公局第五工程有限公司承建2公里，中铁十一局集团第一工程有限公司承建0.8公里的施工任务。隧道设计为分离式双洞长隧道，其中左线隧道全长2790米，右线隧道全长2848米，最大埋深286.9米，是渭武高速公路定西段关键控制性工程之一，也是当前甘肃省境内在建项目难度最大的隧道工程之一。

善变的隧道  不变的初心

岷县隧道位于甘肃省定西市岷县县城以北,G212国道以西，隧道山体南、东两边面临洮河。隧道进口通过一条道路与G212国道相接。隧道岩性等级均为V级，地质水文条件复杂，高地应力、大变形、地下水发育等各类风险叠加，工程技术难题超出了国内外业界认知水平和规范应用范围，为全国地下工程界所瞩目。

（中矿创新联盟施工人员正在安装NPR锚索  图片：万海洋）

“善变”的软弱围岩隧道蕴藏着层层危机，大变形、坍塌、突涌水……水里挖，泥里支，变了拆，拆了换，建设者们坚守深山四年六个月，接踵而至的“拦路虎”让他们苦不堪言。2016年5月6日开工至今，岷县隧道累计发生较大变形侵限19次，换拱394.2米；突涌水13次，最大涌突量560方/小时；坍塌41次，最大一次塌方约2000方。但是，建设者们铆着一股劲，磨砺初心，克服地质复杂、安全风险高和疫情影响等一系列难题，终于迎来了今天的华丽蜕变，为渭武高速公路定西段顺利通车按下了“快进键”。

（NPR锚索配套专用液压支柱  图片：万海洋）

理想塑性材料  150年的追求

“理想塑性”材料是1870年法国力学家圣维南以及1913年德国力学家米塞斯等科学家提出的概念。由于理想塑性材料具有忍受大变形而强度不下降的独特性质，对于解决小变形金属材料受拉破断而导致矿山灾害难题至关重要。

2004年何满潮院士提出了“理想塑性材料是一种具有NPR结构效应（负泊松比效应，即杆件受拉直径变粗）材料”的猜想，并历经16年系统研究，发明了NPR结构新材料系列产品。以NPR材料为支撑，发明了软岩隧道大变形控制、滑坡地质灾害监控、利用矿压自动成巷等系列技术，解决了工程岩体大变形灾害控制难题。

（NPR结构的负泊松比效应  图片：孙晓明）

专家齐会诊  院士严把脉

“硬骨头”易碎，“嫩豆腐”难啃。为了拿下这一“咽口”隧道，公航旅集团甘肃长达路业有限责任公司多次邀请我国岩土和地下结构工程领域顶尖专家孙钧、何满潮院士及国内知名地质、隧道专家一起“把脉会诊”，并于2018年3月建立了甘肃省交通运输行业首家院士专家工作站，通过科研攻关“开出良方”，即在岷县隧道工程中首创应用中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室主任何满潮院士自主研发的高预应力NPR锚索新材料为主体的锚—网—索—带支护对策及其控制方案。该方案在岷县隧道的成功实施，有效遏制了围岩大变形，目前尚未出现钢拱架扭曲变形和初支喷射混凝土大面积剥落开裂的现象，对其他类似隧道工程具有借鉴意义。

（何满潮院士现场指导工作  图片：王丰年）

（安装NPR恒阻器  图片：万海洋）

此外，省公航旅集团长达公司会同深部岩土力学与地下工程国家重点实验室、国家交通运输部路网与应急中心、甘肃省交通运输厅、甘肃省交通质量监督局、参研高校及参建单位，齐心协力编制了《隧道工程NPR锚索预算补充定额》，填补了我国在该领域工程造价的空白。通过加强组织协调，简化管理程序等新探索新手段，在岷县隧道建设中最终实现了动态设计、动态施工、动态管理，做到进度服从安全质量，设计预案服从实践论证，工程造价服从实际需要。

（《隧道工程NPR锚索预算补充定额编制审查会》  图片：王丰年）

一隧一线牵  助力奔小康

渭武高速公路全长238公里，是兰州至海口国家高速公路甘肃境内的重要组成路段，是国家高速公路网在甘肃南部地区的唯一纵向线，也是甘肃中南部公路运输的一条大动脉。渭武高速公路分陇南段和定西段建设，其中陇南段全长133.4公里，已于2020年1月1日通车运营；定西段全长104.81公里，北接临洮至渭源高速公路、兰州至临洮高速公路，南接武都至罐子沟高速公路，预计2020年底通车。

岷县是国家级贫困县，交通闭塞导致当归、红芪、黄芪、党参等238种中药材销售滞后。渭武高速公路定西段通车以后，岷县将日臻繁盛，这对甘肃脱贫攻坚和乡村振兴及带动区域优势资源开发具有着重要意义。

科技引领未来  创新驱动发展

深部岩土力学与地下工程国家重点实验室何满潮院士带领团队自主研发的NPR结构新材料系列产品具有高恒阻、大变形、吸收能量、抗冲击的超常力学特性，国际上命名为HE-Bolt，填补了国内外在理想塑性金属材料方面的空白。已经广泛应用于支撑我国支柱能源的采矿工程、隧道工程、水利水电工程、边坡工程、文物保护工程、地震工程等行业，取得了重大的安全效益和经济效益，引领和推动了相关领域的技术进步，为我国能源安全生产和重大工程建设做出了突出贡献。

（通讯员：陶志刚，彭雪婷，王丰年）