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工程岩体状态演化及预测研究
作者：张晓君 著
出版社：化学工业出版社
出版时间：2022-08-01
ISBN：9787122414533
定价：¥69.00
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内容简介
本书针对工程岩体状态演化及预测，分析了岩石系统状态与熵变关系，建立了熵的计算方法及突变判据。运用岩石破裂过程分析（RFPA）分别对不同均质度下的巷道围岩损伤进行了数值模拟，基于垂直临空面方向的位移，揭示了岩爆演化进程及位移前兆；研究了裂隙岩体损伤破裂演化过程的超声波特性并进行了量化预测探讨，建立了基于区间理论的石膏矿矿柱时效稳定的非概率可靠性预测模型，并将此方法应用于工程实例，探讨了部分参数对非概率可靠性指标的敏感性，分析了围岩劈裂裂纹扩展及失稳扩展条件。结合岩爆内因分析，开展了含卸压孔的直墙拱形巷（隧）道花岗岩试样双轴压缩试验，得到其卸压孔解危效应机理。使用离散元软件MatDEM建立了卸压孔劈裂模型并进行双轴压缩，从破裂演化、热量释放及裂隙发育等方面分析不同角度卸压孔劈裂组合的岩爆卸压解危效果并研究其细观机理。 本书适合科研院所研究人员、矿业类大学本科生和研究生及矿山企业工程技术和管理人员参考使用。
作者简介
张晓君，山东理工大学，教授，山东理工大学采矿工程专业负责人，矿业工程硕士生导师，中国岩石力学与工程学会工程安全与防护分会理事，中国力学学会会员，采矿与安全工程学报审稿专家，主持完成山东省自然科学基金项目2项（锚杆锚固下深部岩爆倾向巷（隧）道围岩时空演化机理、深部高应力围岩卸荷破裂演化机制研究），参与国家及省部级项目5项，发表《岩石力学与工程学报》、《岩土力学》、《采矿与安全工程学报》等相关领域核心期刊论文30余篇，其中EI检索10篇，以地下工程围岩监测监控为主要领域，授权国家发明专利10项，正在申请中的发明专利3项，转让发明专利2项。
目录
第1章 绪论 001
1.1 研究背景 003
1.2 研究现状 004
1.2.1 工程岩体状态演化及预测 004
1.2.2 岩爆硬岩及卸压孔破裂演化机理 005
1.2.3 硬岩岩爆孕育演化前兆监测及预测 006
第2章 基于应力场熵的岩石系统状态演化分析 009
2.1 岩石系统状态与熵变 011
2.2 岩石系统的应力场熵 012
2.3 算例分析 013
2.3.1 算例描述 013
2.3.2 结果与对比分析 015
小结: 018
第3章 工程岩体损伤演化分析 021
3.1 损伤分析 023
3.2 临界破坏概率 026
3.3 数值试验与分析 026
3.4 均质度与卸荷损伤演化过程及细观拉应力的关系 029
3.5 均质度对跨尺度临界行为的影响规律 030
小结： 036
第4章 露天矿山石材开采岩爆分析 037
4.1 基于岩性的露天矿山石材岩爆分析 039
4.1.1 基于石材矿物成分的分析 039
4.1.2 基于石材力学性质的分析 041
4.2 基于热应力的露天矿山石材岩爆分析 044
小结： 045
第5章 基于位移的岩爆应力松弛试验研究 047
5.1 侧面约束情况下的单轴压缩应力松弛岩爆试验 049
5.1.1 试验装置与方案 049
5.1.2 试验结果与分析 051
5.2 基于垂直临空面方向位移的岩爆探讨 059
小结： 060
第6章 基于图像分析的直墙拱形巷道岩爆片剥试验研究 061
6.1 试验装置与方案 063
6.2 试验结果与分析 064
小结： 075
第7章 工程岩体损伤破裂演化超声波量化预测研究 077
7.1 工程岩体试样损伤破裂演化超声波监测试验 079
7.1.1 试验装置与方案 079
7.1.2 试验结果与超声波波形分析 080
7.2 工程岩体损伤破裂演化超声波量化预测探讨 084
小结： 087
第8章 石膏矿矿柱时效稳定非概率可靠性预测 089
8.1 石膏矿矿柱时效稳定的非概率可靠性度量 091
8.2 石膏矿矿柱时效稳定的非概率可靠性预测模型 092
8.3 实例分析 093
8.4 参数敏感性分析 095
小结： 097
第9章 基于扰动和层间作用的硬岩层爆演化及预测研究 099
9.1 基于扰动和层间作用的硬岩层爆演化及预测研究 101
9.1.1 层爆演化及预测模型建立 101
9.1.2 层爆判据 109
9.2 实例分析 112
小结： 113
第10章 岩爆劈裂压拉比判据及裂纹扩展分析 115
10.1 岩爆劈裂及压拉比判据 117
10.1.1 岩爆劈裂分析 117
10.1.2 压拉比判据 119
10.2 岩爆劈裂裂纹扩展条件 123
10.2.1 裂纹扩展判据 123
10.2.2 劈裂裂纹扩展分析 125
小结： 131
第11章 直墙拱形巷（隧）道岩爆卸压孔解危效应试验研究 133
11.1 试验装置与方案 135
11.2 试验结果与卸压孔解危效应分析 138
11.3 岩爆卸压孔解危效应损伤演化探讨 145
小结： 147
第12章 基于 MatDEM 的岩爆卸压孔劈裂解危效应研究 149
12.1 离散元方法及 MatDEM 软件 151
12.2 基于 MatDEM 的卸压孔劈裂解危效应数值模拟 151
12.2.1 单元接触模型 151
12.2.2 单元接触模型 152
12.3 数值模拟结果与分析 154
12.3.1 破裂演化 154
12.3.2 热量释放 158
12.4 裂隙发育及分布 161
小结： 163
参考文献 164
1.1 研究背景 003
1.2 研究现状 004
1.2.1 工程岩体状态演化及预测 004
1.2.2 岩爆硬岩及卸压孔破裂演化机理 005
1.2.3 硬岩岩爆孕育演化前兆监测及预测 006
第2章 基于应力场熵的岩石系统状态演化分析 009
2.1 岩石系统状态与熵变 011
2.2 岩石系统的应力场熵 012
2.3 算例分析 013
2.3.1 算例描述 013
2.3.2 结果与对比分析 015
小结: 018
第3章 工程岩体损伤演化分析 021
3.1 损伤分析 023
3.2 临界破坏概率 026
3.3 数值试验与分析 026
3.4 均质度与卸荷损伤演化过程及细观拉应力的关系 029
3.5 均质度对跨尺度临界行为的影响规律 030
小结： 036
第4章 露天矿山石材开采岩爆分析 037
4.1 基于岩性的露天矿山石材岩爆分析 039
4.1.1 基于石材矿物成分的分析 039
4.1.2 基于石材力学性质的分析 041
4.2 基于热应力的露天矿山石材岩爆分析 044
小结： 045
第5章 基于位移的岩爆应力松弛试验研究 047
5.1 侧面约束情况下的单轴压缩应力松弛岩爆试验 049
5.1.1 试验装置与方案 049
5.1.2 试验结果与分析 051
5.2 基于垂直临空面方向位移的岩爆探讨 059
小结： 060
第6章 基于图像分析的直墙拱形巷道岩爆片剥试验研究 061
6.1 试验装置与方案 063
6.2 试验结果与分析 064
小结： 075
第7章 工程岩体损伤破裂演化超声波量化预测研究 077
7.1 工程岩体试样损伤破裂演化超声波监测试验 079
7.1.1 试验装置与方案 079
7.1.2 试验结果与超声波波形分析 080
7.2 工程岩体损伤破裂演化超声波量化预测探讨 084
小结： 087
第8章 石膏矿矿柱时效稳定非概率可靠性预测 089
8.1 石膏矿矿柱时效稳定的非概率可靠性度量 091
8.2 石膏矿矿柱时效稳定的非概率可靠性预测模型 092
8.3 实例分析 093
8.4 参数敏感性分析 095
小结： 097
第9章 基于扰动和层间作用的硬岩层爆演化及预测研究 099
9.1 基于扰动和层间作用的硬岩层爆演化及预测研究 101
9.1.1 层爆演化及预测模型建立 101
9.1.2 层爆判据 109
9.2 实例分析 112
小结： 113
第10章 岩爆劈裂压拉比判据及裂纹扩展分析 115
10.1 岩爆劈裂及压拉比判据 117
10.1.1 岩爆劈裂分析 117
10.1.2 压拉比判据 119
10.2 岩爆劈裂裂纹扩展条件 123
10.2.1 裂纹扩展判据 123
10.2.2 劈裂裂纹扩展分析 125
小结： 131
第11章 直墙拱形巷（隧）道岩爆卸压孔解危效应试验研究 133
11.1 试验装置与方案 135
11.2 试验结果与卸压孔解危效应分析 138
11.3 岩爆卸压孔解危效应损伤演化探讨 145
小结： 147
第12章 基于 MatDEM 的岩爆卸压孔劈裂解危效应研究 149
12.1 离散元方法及 MatDEM 软件 151
12.2 基于 MatDEM 的卸压孔劈裂解危效应数值模拟 151
12.2.1 单元接触模型 151
12.2.2 单元接触模型 152
12.3 数值模拟结果与分析 154
12.3.1 破裂演化 154
12.3.2 热量释放 158
12.4 裂隙发育及分布 161
小结： 163
参考文献 164
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