深部卸壓開采力學(xué)原理及技術(shù)

目錄
序
前言
第1章概述1
1.1深部開采的概念及內(nèi)涵1
1.2卸壓開采的概念及意義1
1.3深部卸壓開采對巖石力學(xué)特性的影響2
第2章常規(guī)三軸條件下深部巖石卸荷力學(xué)特性4
2.1常規(guī)三軸卸荷試驗方案4
2.1.1試驗應(yīng)力值設(shè)置依據(jù)4
2.1.2滲透試驗原理5
2.1.3“三階段”加卸載試驗方案6
2.1.4常規(guī)三軸力學(xué)試驗方案8
2.2常規(guī)三軸條件下深部巖石變形與強度特性9
2.2.1強度分界點確定及階段劃分9
2.2.2階段變形特征14
2.2.3脆-延轉(zhuǎn)換與“平臺”現(xiàn)象20
2.2.4全局變形特征22
2.2.5強度演化特征26
2.2.6強度包絡(luò)線特征28
2.3深部巖石滲透特性及能量演化規(guī)律30
2.3.1滲透特性30
2.3.2滲透率演化32
2.3.3滲透率反演與應(yīng)力-應(yīng)變階段對應(yīng)特征36
2.3.4滲透率靈敏性分析38
2.3.5滲透率影響因素耦合效應(yīng)分析39
2.3.6能量演化特性40
2.4深部巖石宏細觀破壞特性52
2.4.1細觀破壞特征53
2.4.2宏觀破壞特征61
第3章真三軸條件下深部巖石卸荷力學(xué)特性63
3.1真三軸卸荷試驗方案63
3.2真三軸下深部巖石變形與強度特性65
3.2.1相同模擬深度不同應(yīng)力路徑下變形特征分析65
3.2.2相同模擬深度不同應(yīng)力路徑下破壞特征分析70
3.2.3相同模擬深度不同應(yīng)力路徑下強度特征分析71
3.2.4相同模擬深度不同應(yīng)力路徑下軸向應(yīng)力-體積應(yīng)變特征分析73
3.2.5相同應(yīng)力路徑不同模擬深度下變形特征分析74
3.2.6相同應(yīng)力路徑不同模擬深度下破壞特征分析77
3.2.7相同應(yīng)力路徑不同模擬深度下強度特征分析78
3.2.8應(yīng)力路徑對巖石漸變破壞影響規(guī)律79
3.2.9漸變破壞特征應(yīng)力描述80
3.2.10強度分界點的確定與階段劃分81
3.2.11軸向應(yīng)變漸變破壞分析82
3.2.12*大水平應(yīng)變漸變破壞分析86
3.2.13*小水平應(yīng)變漸變破壞分析87
3.3巖石強度準則評價分析及本構(gòu)模型89
3.3.1巖石強度準則介紹89
3.3.2真三軸加卸載條件下巖石強度準則評價分析91
3.3.3巖石本構(gòu)模型94
第4章流-固耦合條件下深部卸荷巖石滲流特性97
4.1流-固耦合條件下深部卸荷巖石滲流試驗方案97
4.1.1靜水壓力試驗97
4.1.2偏應(yīng)力試驗99
4.1.3流-固耦合試驗101
4.2流-固耦合條件下深部卸荷巖石破壞特征104
4.2.1宏觀破壞特征分析104
4.2.2強度與變形特征敏感性分析106
4.2.3強度分界點的確定107
4.2.4漸進變形力學(xué)行為規(guī)律分析111
4.3深部卸荷巖石滲透率變化特征113
4.3.1峰前力學(xué)行為與滲透率演化響應(yīng)分析113
4.3.2變形全過程力學(xué)行為與滲透率演化響應(yīng)分析115
4.4滲透壓作用下深部卸荷巖石強度特征116
4.4.1滲透壓對巖石強度的影響116
4.4.2峰值強度特征分析116
4.4.3滲透率演化模型與靈敏性分析120
4.5深部卸荷巖石流-固耦合數(shù)值分析124
4.5.1滲流演化特性數(shù)值模型124
4.5.2數(shù)值模擬結(jié)果分析125
第5章深部卸荷巖石蠕變力學(xué)特性129
5.1基于速率效應(yīng)的深部卸荷巖石單軸壓縮力學(xué)試驗方案129
5.2基于速率效應(yīng)的深部卸荷巖石強度及能量演化特性129
5.2.1強度特征129
5.2.2變形破壞特性130
5.2.3能量演化特征136
5.2.4損傷演化特征139
5.3基于速率效應(yīng)的深部卸荷巖石分級循環(huán)加卸載蠕變特性141
5.3.1試驗過程與方法141
5.3.2變形破壞特征142
5.3.3黏彈塑性特征145
5.3.4蠕變速率特征150
5.3.5破壞模式151
5.3.6長期強度152
5.4分級加載下深部卸荷巖石三軸蠕變特性153
5.4.1分級加載下深部卸荷巖石三軸蠕變試驗方案153
5.4.2“三階段”分級增量加載深部卸荷巖石蠕變特性160
5.5分級增量加卸載深部卸荷巖石蠕變特性164
5.5.1試驗方案164
5.5.2變形特征分析165
5.5.3能量耗散分析169
5.5.4黏彈塑性分析171
5.5.5損傷閾值及長期強度分析173
5.6深部卸荷巖石黏彈塑性蠕變模型176
第6章錯層位開采卸壓原理及技術(shù)181
6.1錯層位卸壓巷道圍巖力學(xué)分析181
6.1.1錯層位卸壓巷道的特點181
6.1.2錯層位卸壓巷道的分類183
6.1.3錯層位卸壓巷道圍巖力學(xué)屬性184
6.1.4巷道圍巖彈塑性力學(xué)分析186
6.1.5三角煤柱力學(xué)分析194
6.2巷道側(cè)向圍巖能量耗散研究196
6.2.1概述196
6.2.2能量耗散基本理論197
6.2.3巷道圍巖能量表征198
6.2.4巷道側(cè)向圍巖能量耗散分析201
6.2.5巷道側(cè)向圍巖能量損傷特性205
6.3負煤柱巷道頂板吸能及耗能機理206
6.3.1負煤柱定義206
6.3.2老頂失穩(wěn)機理分析206
6.3.3負煤柱巷道矸石層頂板變形與吸能機理分析212
6.4負煤柱巷道圍巖結(jié)構(gòu)及其卸讓壓原理217
6.4.1常規(guī)沿空側(cè)巷道圍巖結(jié)構(gòu)特征及技術(shù)難點217
6.4.2負煤柱巷道圍巖結(jié)構(gòu)特征219
6.4.3負煤柱巷道圍巖卸讓壓原理力學(xué)分析221
6.5實驗室相似模擬233
6.5.1鎮(zhèn)城底礦8#煤層相似模擬234
6.5.2白家莊礦采9#放8#煤層相似模擬237
6.5.3斜溝煤礦13#煤層相似模擬240
6.6實驗室數(shù)值模擬245
6.6.1數(shù)值模擬程序及模擬內(nèi)容245
6.6.2計算模型245
6.6.3計算參數(shù)246
6.6.4數(shù)值模擬結(jié)果及分析246
6.7負煤柱巷道礦壓實測254
6.7.1觀測內(nèi)容、方法及開采條件254
6.7.2負煤柱巷道超前壓力實測分析255
6.7.3負煤柱巷道圍巖變形實測分析258
6.8負煤柱巷道經(jīng)濟效益分析261
6.8.1鎮(zhèn)城底礦負煤柱巷道經(jīng)濟效益分析261
6.8.2白家莊礦負煤柱巷道經(jīng)濟效益分析261
參考文獻266