本书主要内容包括深部卸压开采的概念及意义、常规及真三轴条件下深部岩石卸荷力学特性、流 -固耦合条件下深部卸荷岩石渗流特性、深部卸荷岩石蠕变力学特性、错层位开采卸压原理及技术等。
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序
前言
第1章概述1
1.1深部开采的概念及内涵1
1.2卸压开采的概念及意义1
1.3深部卸压开采对岩石力学特性的影响2
第2章常规三轴条件下深部岩石卸荷力学特性4
2.1常规三轴卸荷试验方案4
2.1.1试验应力值设置依据4
2.1.2渗透试验原理5
2.1.3“三阶段”加卸载试验方案6
2.1.4常规三轴力学试验方案8
2.2常规三轴条件下深部岩石变形与强度特性9
2.2.1强度分界点确定及阶段划分9
2.2.2阶段变形特征14
2.2.3脆-延转换与“平台”现象20
2.2.4全局变形特征22
2.2.5强度演化特征26
2.2.6强度包络线特征28
2.3深部岩石渗透特性及能量演化规律30
2.3.1渗透特性30
2.3.2渗透率演化32
2.3.3渗透率反演与应力-应变阶段对应特征36
2.3.4渗透率灵敏性分析38
2.3.5渗透率影响因素耦合效应分析39
2.3.6能量演化特性40
2.4深部岩石宏细观破坏特性52
2.4.1细观破坏特征53
2.4.2宏观破坏特征61
第3章真三轴条件下深部岩石卸荷力学特性63
3.1真三轴卸荷试验方案63
3.2真三轴下深部岩石变形与强度特性65
3.2.1相同模拟深度不同应力路径下变形特征分析65
3.2.2相同模拟深度不同应力路径下破坏特征分析70
3.2.3相同模拟深度不同应力路径下强度特征分析71
3.2.4相同模拟深度不同应力路径下轴向应力-体积应变特征分析73
3.2.5相同应力路径不同模拟深度下变形特征分析74
3.2.6相同应力路径不同模拟深度下破坏特征分析77
3.2.7相同应力路径不同模拟深度下强度特征分析78
3.2.8应力路径对岩石渐变破坏影响规律79
3.2.9渐变破坏特征应力描述80
3.2.10强度分界点的确定与阶段划分81
3.2.11轴向应变渐变破坏分析82
3.2.12最大水平应变渐变破坏分析86
3.2.13最小水平应变渐变破坏分析87
3.3岩石强度准则评价分析及本构模型89
3.3.1岩石强度准则介绍89
3.3.2真三轴加卸载条件下岩石强度准则评价分析91
3.3.3岩石本构模型94
第4章流-固耦合条件下深部卸荷岩石渗流特性97
4.1流-固耦合条件下深部卸荷岩石渗流试验方案97
4.1.1静水压力试验97
4.1.2偏应力试验99
4.1.3流-固耦合试验101
4.2流-固耦合条件下深部卸荷岩石破坏特征104
4.2.1宏观破坏特征分析104
4.2.2强度与变形特征敏感性分析106
4.2.3强度分界点的确定107
4.2.4渐进变形力学行为规律分析111
4.3深部卸荷岩石渗透率变化特征113
4.3.1峰前力学行为与渗透率演化响应分析113
4.3.2变形全过程力学行为与渗透率演化响应分析115
4.4渗透压作用下深部卸荷岩石强度特征116
4.4.1渗透压对岩石强度的影响116
4.4.2峰值强度特征分析116
4.4.3渗透率演化模型与灵敏性分析120
4.5深部卸荷岩石流-固耦合数值分析124
4.5.1渗流演化特性数值模型124
4.5.2数值模拟结果分析125
第5章深部卸荷岩石蠕变力学特性129
5.1基于速率效应的深部卸荷岩石单轴压缩力学试验方案129
5.2基于速率效应的深部卸荷岩石强度及能量演化特性129
5.2.1强度特征129
5.2.2变形破坏特性130
5.2.3能量演化特征136
5.2.4损伤演化特征139
5.3基于速率效应的深部卸荷岩石分级循环加卸载蠕变特性141
5.3.1试验过程与方法141
5.3.2变形破坏特征142
5.3.3黏弹塑性特征145
5.3.4蠕变速率特征150
5.3.5破坏模式151
5.3.6长期强度152
5.4分级加载下深部卸荷岩石三轴蠕变特性153
5.4.1分级加载下深部卸荷岩石三轴蠕变试验方案153
5.4.2“三阶段”分级增量加载深部卸荷岩石蠕变特性160
5.5分级增量加卸载深部卸荷岩石蠕变特性164
5.5.1试验方案164
5.5.2变形特征分析165
5.5.3能量耗散分析169
5.5.4黏弹塑性分析171
5.5.5损伤阈值及长期强度分析173
5.6深部卸荷岩石黏弹塑性蠕变模型176
第6章错层位开采卸压原理及技术181
6.1错层位卸压巷道围岩力学分析181
6.1.1错层位卸压巷道的特点181
6.1.2错层位卸压巷道的分类183
6.1.3错层位卸压巷道围岩力学属性184
6.1.4巷道围岩弹塑性力学分析186
6.1.5三角煤柱力学分析194
6.2巷道侧向围岩能量耗散研究196
6.2.1概述196
6.2.2能量耗散基本理论197
6.2.3巷道围岩能量表征198
6.2.4巷道侧向围岩能量耗散分析201
6.2.5巷道侧向围岩能量损伤特性205
6.3负煤柱巷道顶板吸能及耗能机理206
6.3.1负煤柱定义206
6.3.2老顶失稳机理分析206
6.3.3负煤柱巷道矸石层顶板变形与吸能机理分析212
6.4负煤柱巷道围岩结构及其卸让压原理217
6.4.1常规沿空侧巷道围岩结构特征及技术难点217
6.4.2负煤柱巷道围岩结构特征219
6.4.3负煤柱巷道围岩卸让压原理力学分析221
6.5实验室相似模拟233
6.5.1镇城底矿8#煤层相似模拟234
6.5.2白家庄矿采9#放8#煤层相似模拟237
6.5.3斜沟煤矿13#煤层相似模拟240
6.6实验室数值模拟245
6.6.1数值模拟程序及模拟内容245
6.6.2计算模型245
6.6.3计算参数246
6.6.4数值模拟结果及分析246
6.7负煤柱巷道矿压实测254
6.7.1观测内容、方法及开采条件254
6.7.2负煤柱巷道超前压力实测分析255
6.7.3负煤柱巷道围岩变形实测分析258
6.8负煤柱巷道经济效益分析261
6.8.1镇城底矿负煤柱巷道经济效益分析261
6.8.2白家庄矿负煤柱巷道经济效益分析261
参考文献266
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