工程擾動圍巖壓力拱表征及其演化機制

目錄
《巖石力學與工程研究著作叢書》序
《巖石力學與工程研究著作叢書》編者的話
前言
第1章 緒論 1
1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.1.1 采掘巷道圍巖壓力拱研究現(xiàn)狀 2
1.1.2 采場圍巖三維壓力拱研究現(xiàn)狀 2
1.2 本書主要研究內(nèi)容 3
第2章 層狀巖板斷裂鉸接拱失穩(wěn)破壞特征 5
2.1 層狀巖板斷裂鉸接拱試驗 5
2.1.1 巖板試樣及加載裝置 5
2.1.2 試驗步序及試驗過程 7
2.1.3 單層巖板斷裂鉸接成拱失穩(wěn)特征 8
2.1.4 雙層組合巖板變形破壞失穩(wěn)特征 11
2.1.5 雙層組合巖板斷裂失穩(wěn)破壞模式 14
2.2 巖拱結(jié)構(gòu)承載力學分析 16開
2.2.1 工程力學模型 16開
2.2.2 豎向荷載與水平反力關系式 17
2.2.3 豎向荷載與水平反力關系曲線 18
2.3 集中荷載作用下單層巖板斷裂鉸接失穩(wěn)分析 19
2.3.1 構(gòu)建計算模型 19
2.3.2 單層巖板模型參數(shù)標定 22
2.3.3 單層巖板斷裂鉸接成拱過程模擬分析 22
2.3.4 單層巖板斷裂鉸接成拱聲發(fā)射特征 23
2.3.5 單層巖板斷裂鉸接拱失穩(wěn)尺度效應 24
2.4 集中荷載作用下雙層巖板斷裂鉸接失穩(wěn)分析 25
2.4.1 雙層巖板斷裂鉸接拱失穩(wěn)特征 25
2.4.2 雙層巖板斷裂鉸接拱失穩(wěn)過程 26
2.4.3 雙層巖板斷裂鉸接成拱聲發(fā)射特征 27
2.4.4 雙層巖板斷裂失穩(wěn)影響因素分析 29
2.4.5 雙層巖板斷裂失穩(wěn)能量耗散特征 30
2.5 固定邊界條件巖板斷裂失穩(wěn)破壞特征 33
2.5.1 構(gòu)建計算模型 33
2.5.2 組合巖板斷裂鉸接拱失穩(wěn)破壞過程 34
2.5.3 組合巖板斷裂鉸接拱失穩(wěn)破壞特征 35
2.5.4 組合巖板斷裂鉸接拱失穩(wěn)影響因素分析 36
第3章 公路隧道圍巖壓力拱演化特征 40
3.1 隧道圍巖壓力拱特性 40
3.1.1 隧道圍巖壓力拱表征 40
3.1.2 建立數(shù)值計算模型 41
3.1.3 隧道圍巖壓力拱尺寸效應 43
3.1.4 隧道圍巖壓力拱圍巖差異效應 44
3.1.5 隧道圍巖壓力拱應力狀態(tài)效應 45
3.2 沿隧道軸向分步開挖圍巖壓力拱分布形態(tài) 48
3.2.1 三維數(shù)值計算模型 48
3.2.2 靜水應力狀態(tài)沿隧道軸向壓力拱分布形態(tài) 49
3.2.3 不同應力狀態(tài)沿隧道軸向壓力拱演化特征 51
3.3 隧道圍巖壓力拱主動調(diào)控技術(shù) 52
3.3.1 組合錨桿支護尺寸效應 52
3.3.2 不同應力狀態(tài)組合錨桿支護特性 55
3.3.3 錨桿與錨索聯(lián)合支護隧道圍巖壓力拱特征 55
3.4 圓形隧道開挖圍巖應力演化熱輻射特征 57
3.4.1 熱輻射紅外成像技術(shù)簡述 57
3.4.2 熱輻射紅外成像技術(shù)原理 59
3.4.3 圓柱試樣單軸壓力試驗熱輻射效應 60
3.4.4 不同圍壓圓形隧道圍巖應力-熱輻射試驗 66
3.4.5 圓形隧道圍巖應力演化熱輻射監(jiān)測及分析 68
第4章 連拱隧道分步開挖圍巖壓力偏態(tài)效應 70
4.1 連拱隧道圍巖壓力拱演化特征 70
4.1.1 工程概況 70
4.1.2 數(shù)值計算模型 71
4.1.3 模擬分析方案 73
4.1.4 連拱隧道分步開挖圍巖壓力拱演化過程 73
4.1.5 不同工況連拱隧道圍巖壓力拱演化特征 77
4.2 連拱隧道開挖偏態(tài)壓力等效荷載計算 81
4.2.1 普氏壓力拱圍巖荷載計算 82
4.2.2 連拱隧道圍巖等效荷載計算 83
4.2.3 隧道圍巖等效荷載計算影響因素 85
4.3 連拱隧道偏態(tài)壓力熱紅外試驗 87
4.3.1 相似模型制作 87
4.3.2 模擬試驗步驟 88
4.3.3 臺階法開挖隧道圍巖應力熱紅外特征 89
4.3.4 拓展法開挖隧道圍巖應力熱紅外特征 93
4.4 連拱隧道富水條件下壓力拱演化特征 96
4.4.1 計算模型及模擬方案 96
4.4.2 飽水與干燥隧道圍巖壓力拱演化特征 97
4.4.3 不同埋深連拱隧道圍巖壓力拱演化特征 101
4.4.4 不同開挖順序隧道圍巖壓力拱演化特征 102
4.4.5 不同滲透條件隧道圍巖壓力拱演化特征 103
第5章 煤層傾角變化采場壓力拱演化特征 105
5.1 工程背景 105
5.1.1 工程地質(zhì)條件 105
5.1.2 主要工程問題 107
5.2 不同工況采場壓力拱演化特征 107
5.2.1 采場壓力拱邊界形態(tài) 107
5.2.2 采場三維數(shù)值計算模型 109
5.2.3 采面不同推進距離采場壓力拱演化特征 110
5.2.4 采動覆巖軟硬變化采場壓力拱演化特征 113
5.2.5 不同回采速度變化采場壓力拱演化特征 115
5.2.6 煤層傾角變化采場圍巖壓力拱演化特征 116開
5.3 層狀結(jié)構(gòu)頂板采場壓力拱分布特征 118
5.3.1 層狀結(jié)構(gòu)采場力學模型 118
5.3.2 數(shù)值計算模型及模擬方案 120
5.3.3 頂板發(fā)育夾層采場壓力拱變化特征 123
5.3.4 受應力狀態(tài)影響采場壓力拱演化特征 127
5.4 采場壓力拱力學模型及失穩(wěn)機制 130
5.4.1 采場壓力拱力學模型 131
5.4.2 采場壓力拱力學分析 132開
5.4.3 采場壓力拱破壞模式 133
5.4.4 采場壓力拱失穩(wěn)特征 134
第6章 基巖厚度變化采場壓力拱演化特征 137
6.1 工程背景 137
6.1.1 工程地質(zhì)條件 137
6.1.2 礦壓顯現(xiàn)特征 139
6.2 采場覆巖破斷壓力拱演化特征 141
6.2.1 回采過程關鍵塊體壓力拱結(jié)構(gòu) 141
6.2.2 關鍵塊壓力拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 146
6.2.3 回采過程壓力拱結(jié)構(gòu)模擬分析 150
6.3 采場覆巖復合壓力拱演化特征 154
6.3.1 構(gòu)建數(shù)值計算模型 154
6.3.2 薄基巖復合壓力拱演化特征 156
6.3.3 厚基巖復合壓力拱演化特征 157
6.4 采場覆巖破斷壓力拱演化試驗 159
6.4.1 伺服控制相似模擬實驗臺 159
6.4.2 相似模擬試驗相似比設計 16開1
6.4.3 模擬試驗方案及材料配比 16開2
6.4.4 薄基巖破斷壓力拱演化特征 16開7
6.4.5 厚基巖破斷壓力拱演化特征 171
6.5 采場圍巖壓力拱能量演化特征 175
6.5.1 采場圍巖力學模型及應變能計算 175
6.5.2 構(gòu)建三維數(shù)值計算模型 178
6.5.3 采場監(jiān)測單元的應力及能量變化特征 178
6.5.4 采場壓力拱的拱腳應力轉(zhuǎn)移變化特征 181
6.5.5 采場壓力拱演化與能量集聚耗散特征 182
第7章 淺埋煤層松軟頂板采場覆巖運移特征 187
7.1 煤層賦存條件及采動覆巖質(zhì)量 187
7.1.1 工作面參數(shù)及煤層特征 187
7.1.2 主采煤層及頂?shù)装鍘r性 187
7.1.3 淺埋煤層界定指標 188
7.1.4 采動覆巖質(zhì)量評價 189
7.2 淺埋煤層采動覆巖運移規(guī)律推斷 191
7.2.1 采動覆巖運移規(guī)律推斷 191
7.2.2 采場覆巖結(jié)構(gòu)及其特點 198
7.2.3 采動覆巖結(jié)構(gòu)概化模型 200
7.2.4 采場圍巖與支架作用關系 202
7.3 綜采軟弱覆巖運移相似模擬試驗 205
7.3.1 相似模擬試驗基礎 205
7.3.2 構(gòu)建物理試驗模型 206
7.3.3 采動覆巖運移演化特征 209
7.3.4 采動覆巖支承壓力分布 213
7.3.5 采動覆巖結(jié)構(gòu)演化特征 216開
第8章 結(jié)論與展望 219
參考文獻 222