本书系统地介绍了作者近年来在煤岩单体和组合体力学特性及本构模型方面的学术研究成果。利用高刚性伺服试验机、断层扫描技术和声发射检测系统等综合手段对完整岩石试样、煤岩组合体试样进行单轴压缩试验、常规三轴压缩试验、分级加卸载压缩试验和声发射试验等，研究了不同应力状态下煤岩体的破坏行为和力学特性，并发展了相应的非线性理论模型用于描述深部煤岩组合体变形破坏行为。
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《博士后文库》序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 单体岩石压缩破坏研究现状 2
1.1.1 单体岩石单轴压缩破坏 2
1.1.2 单体岩石三轴压缩破坏 3
1.2 煤岩组合体破坏力学与冲击倾向性研究现状 6
1.2.1 煤岩组合体破坏力学特性 6
1.2.2 煤岩组合体的冲击倾向性 7
1.2.3 压缩过程中能量演化特征 14
1.2.4 加载过程中裂纹演化及声发射 15
1.2.5 岩石的应力-应变本构关系 16
参考文献 17
第2章 单轴压缩下煤岩组合体破坏力学特性 22
2.1 单体岩石单轴压缩破坏试验 23
2.1.1 岩石单轴压缩试验概况 23
2.1.2 自然岩样单轴压缩试验结果 28
2.1.3 泡水岩样单轴压缩试验结果 29
2.1.4 标准岩样单轴压缩破坏形态 33
2.1.5 不同高径比岩样单轴压缩试验结果 35
2.1.6 高径比对岩样力学参数的影响 37
2.2 深部煤岩组合体单轴压缩破坏试验 43
2.2.1 试验概况 43
2.2.2 完整岩样和煤样力学特性分析 45
2.2.3 深部煤岩组合体破坏力学特性 48
2.3 单轴压缩不同倾角深部煤岩组合体破坏力学特性 54
2.3.1 不同倾角煤岩组合体单轴压缩试验概况 54
2.3.2 不同倾角煤岩组合体单轴压缩破坏试验结果 54
2.3.3 不同倾角深部煤岩组合体破坏的扩展有限元分析 58
2.4 深部煤岩组合体相互作用分析 61
参考文献 64
第3章 不同围压下深部煤岩组合体破坏力学特性 67
3.1 单体岩石三轴压缩破坏 68
3.1.1 试验方案 68
3.1.2 试验结果 70
3.1.3 变形特征 70
3.1.4 强度特征 73
3.2 深部煤岩组合体三轴压缩破坏试验 80
3.3 深部煤-岩组合体三轴压缩破坏力学特性 81
3.3.1 试验结果 81
3.3.2 变形特征 81
3.3.3 破坏模式 83
3.3.4 强度特征 86
3.4 深部岩-煤组合体三轴压缩破坏力学特性 91
3.4.1 试验结果 91
3.4.2 变形特征 92
3.4.3 破坏模式 95
3.4.4 强度特征 95
3.5 深部岩-煤-岩组合体三轴压缩破坏力学特性 98
3.5.1 试验结果 98
3.5.2 5 MPa围压下RMR组试样压缩试验 100
3.5.3 10 MPa围压下RMR组试样压缩试验 101
3.5.4 15 MPa围压下RMR组试样压缩试验 101
3.5.5 20 MPa围压下试样压缩试验 103
3.6 三种煤岩组合体强度比较 106
参考文献 107
第4章 煤岩体破坏冲击倾向性研究 110
4.1 冲击倾向性指标 112
4.1.1 冲击能量指数KE 112
4.1.2 动态破坏时间Dt 112
4.1.3 脆性指标修正值(BIM) 113
4.2 单体岩石试验结果分析 114
4.2.1 单体岩石单轴压缩试验结果 114
4.2.2 单体岩石冲击倾向性分析 118
4.3 泡水对岩石冲击倾向性的影响 120
4.3.1 泡水岩石的冲击倾向性 120
4.3.2 岩石冲击倾向性分类 122
4.4 不同高径比对冲击倾向性的影响 123
4.4.1 不同高径比岩石冲击倾向性 123
4.4.2 岩石高径比与BIM的关系 125
4.4.3 高径比与峰前积蓄能量、冲击能量指数的关系 126
4.5 围压对冲击倾向性的影响 128
4.5.1 不同围压下岩石的冲击倾向性 128
4.5.2 围压对脆性指标修正值及冲击能量指数的影响 129
4.6 煤岩组合体峰后破坏脆性特征 130
4.7 煤岩组合体破坏冲击倾向性特征 133
4.7.1 煤岩组合体的峰前积蓄能量与峰后耗散能量 133
4.7.2 煤岩组合体冲击倾向性 136
参考文献 139
第5章 深部煤岩组合体分级加卸载破坏力学特性试验研究 141
5.1 深部煤岩组合体循环加卸载试验概况 142
5.2 深部煤岩组合体循环加卸载破坏力学特性分析 144
5.2.1 试验结果 144
5.2.2 不同循环阶段动应力-应变曲线 145
5.2.3 不同循环阶段煤岩组合体的泊松比 153
5.2.4 煤岩组合体加卸载响应比研究 155
5.2.5 煤岩组合体循环加卸载损伤参数分析 157
5.3 深部煤岩组合体加卸载破坏过程能量演化特征 158
5.3.1 能量演化基本理论 158
5.3.2 煤岩组合体循环加卸载能量演化特征 159
5.3.3 煤岩组合体能量演化的理论验证 165
参考文献 168
第6章 单轴压缩下深部煤岩组合体破坏过程能量演化特征 170
6.1 单轴加载过程中能量分析 172
6.2 煤岩组合体热力学过程 173
6.2.1 煤岩组合体的非平衡热力学 173
6.2.2 基于能量理论的煤岩组合体整体失稳条件 175
6.3 输入能量演化特征 178
6.4 单轴压缩能量演化特征 180
6.4.1 煤岩组合体能量演化规律 180
6.4.2 煤岩组合体能量比例与应力的关系 184
6.5 脆性岩石破坏的能量跌落系数研究 185
6.5.1 岩石变形破坏过程中能量的再认识 185
6.5.2 应力跌落过程的能量分析 187
6.5.3 应力跌落过程的能量表示 188
6.5.4 能量跌落系数的分析计算及对比 190
参考文献 195
第7章 煤岩组合体破坏过程裂纹演化及声发射研究 198
7.1 煤岩组合体裂纹演化规律 199
7.1.1 单轴加载裂纹演化特征 199
7.1.2 煤岩组合体闭合应力和闭合应变 204
7.1.3 循环加卸载裂纹演化特征 205
7.2 煤岩组合体声发射特性分析 206
7.2.1 岩石断裂破坏的声发射机理初探 206
7.2.2 声发射定位机理 211
7.3 煤岩组合体声发射试验研究 213
7.3.1 煤岩体声发射试验结果及分析 213
7.3.2 煤岩组合体声发射分析与讨论 215
参考文献 218
第8章 深部煤岩组合体破坏非线性理论模型研究 221
8.1 基本假设 222
8.2 深部煤岩组合体整体破坏理论模型 223
8.2.1 深部煤岩组合体整体破坏理论模型建立 223
8.2.2 深部煤岩组合体整体破坏理论模型验证 225
8.3 深部岩-煤-岩组合体整体破坏理论模型 227
8.3.1 深部岩-煤-岩组合体整体破坏理论模型建立 227
8.3.2 深部岩-煤-岩组合体整体破坏理论模型验证 230
8.3.3 理论与试验结果误差分析及讨论 233
8.4 基于裂纹演化的峰前应力-应变理论模型 235
8.4.1 基于裂纹演化的峰前应力-应变模型的建立 235
8.4.2 裂纹闭合和扩展模型验证 237
8.4.3 煤岩组合体峰前应力-应变关系模型 239
8.4.4 循环加卸载试验验证 240
8.5 深部煤岩组合体峰后应力-应变关系模型 243
8.5.1 煤岩组合体峰后软化应力-应变关系 243
8.5.2 实例验证 246
8.5.3 煤岩组合体参数敏感性分析 247
参考文献 249
编后记 253
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