目錄
《博士后文庫》序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 深部突水災(zāi)變的研究意義 1
1.2研究現(xiàn)狀分析 2
1.2.1底板突水機(jī)理研究現(xiàn)狀 2
1.2.2相似模擬試驗(yàn)研究現(xiàn)狀 8
1.2.3高水壓影響作用研究現(xiàn)狀 11
1.2.4裂隙擴(kuò)展演化研究現(xiàn)狀 12
1.2.5研究進(jìn)展 14
1.3本書主要內(nèi)容 14
1.4研究方法和技術(shù)路線 15
第2章 底板采動(dòng)破壞特征與高壓水作用力學(xué)分析 17
2.1 底板采動(dòng)破壞突水機(jī)理分析 17
2.1.1 “下三帶”理論 17
2.1.2 “下四帶”理論 18
2.1.3遞進(jìn)導(dǎo)升學(xué)說 21
2.2底板采動(dòng)破壞特征 21
2.2.1破壞深度影響因素與特征 22
2.2.2破壞深度預(yù)計(jì) 24
2.2.3礦山壓力影響下底板破壞深度 25
2.3高水壓作用下采動(dòng)底板受力分析 26
2.3.1 深部開采高水壓與突水特征 26
2.3.2高水壓影響下底板破壞力學(xué)模型 27
2.3.3 力學(xué)模型解析 30
2.4高水壓底板破壞判據(jù)及突水危險(xiǎn)性力學(xué)分析 33
2.4.1 底板破壞判據(jù) 33
2.4.2工作面推進(jìn)危險(xiǎn)性分析 35
2.4.3底板突水通道形成機(jī)理分析 36
第3章 節(jié)理裂隙巖體高水壓滲流特性實(shí)驗(yàn)研究 40
3.1 裂隙巖體滲流特性與災(zāi)變機(jī)理研究概述 41
3.1.1 概述 41
3.1.2裂隙巖體滲流特點(diǎn) 42
3.2節(jié)理裂隙巖體高水壓滲流特性實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)條件 44
3.2.1實(shí)驗(yàn)條件 44
3.2.2實(shí)驗(yàn)方法 46
3.3節(jié)理裂隙巖體高水壓滲流特性試驗(yàn)結(jié)果與分析 51
3.3.1三維應(yīng)力對(duì)裂隙滲流規(guī)律影響的理論分析 51
3.3.2三維應(yīng)力和滲透水壓對(duì)裂隙滲流規(guī)律影響的試驗(yàn)結(jié)果 53
3.3.3試驗(yàn)結(jié)果分析 54
第4章 高水壓底板突水通道形成與動(dòng)態(tài)演化過程研究 57
4.1采動(dòng)底板應(yīng)力場與滲流場耦合分析 57
4.1.1應(yīng)力場變化特征 57
4.1.2滲流場變化特征 59
4.1.3應(yīng)力場與滲流場的相互影響 60
4.1.4應(yīng)力與滲流耦合分析 62
4.2 高水壓底板突水通道形成與動(dòng)態(tài)演化過程數(shù)值模擬研究 63
4.2.1 FLAC3D軟件簡介 63
4.2.2數(shù)值模型設(shè)計(jì) 63
4.2.3模擬方案 65
4.2.4 模擬結(jié)果分析 66
4.2.5 萬案模擬結(jié)果比較分析 71
4.2.6主要結(jié)論 73
第5章 深部采動(dòng)底板突水主要因素模擬手段與物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā) 74
5.1 試驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)目的及要求 74
5.1.1試驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)背景及模擬要求 74
5.1.2試驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)目的意義及內(nèi)容 79
5.2物理模擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 80
5.2.1 相似模擬基本理論 80
5.2.2試驗(yàn)臺(tái)模型簡化設(shè)計(jì) 83
5.3試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 86
5.3.1試驗(yàn)臺(tái)及主體結(jié)構(gòu) 86
5.3.2伺服加載系統(tǒng) 90
5.3.3水壓控制系統(tǒng) 91
5.3.4監(jiān)測采集系統(tǒng) 92
5.3.5其他主要輔助設(shè)備 94
第6章 新型流固耦合相似模擬材料研制與性能掌控 96
6.1 研發(fā)要求及相似模擬原理 96
6.1.1新型流崮耦合材料要求 96
6.1.2相似模擬原理 97
6.2試驗(yàn)儀器設(shè)備與材料介質(zhì)的選取 100
6.2.1試驗(yàn)儀器設(shè)備 100
6.2.2相似模擬材料介質(zhì)選取 103
6.3 新型材料研制及相關(guān)力學(xué)參數(shù)測定 105
6.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 105
6.3.2新型材料性能測定 108
6.4新型材料性能影響因素分析 119
6.4.1碳酸鈣 119
6.4.2凡士林 120
6.4.3黏土 122
6.4.4其他成分 123
6.5新型材料總結(jié)分析 124
6.5.1 新型流固相似模擬材料性能評(píng)估 124
6.5.2新型材料性能控制因素 126
6.5.3新型材料優(yōu)缺點(diǎn) 127
第7章 深部高水壓底板突水災(zāi)變特征物理模擬試驗(yàn) 128
7.1相似模擬方案及模型設(shè)計(jì) 128
7.1.1相似準(zhǔn)則及理論分析 128
7.1.2橫型設(shè)計(jì)及基本參數(shù) 129
7.1.3 模型制作 132
7.2底板破壞規(guī)律與突水特征分析 134
7.2.1 模型巖體初始應(yīng)力狀態(tài) 134
7.2.2底板裂隙發(fā)育階段 136
7.2.3突水通道萌生階段 140
7.2.4突水通道演化階段 142
第8章 深部開采斷層活化突水及裂隙擴(kuò)展的試驗(yàn)研究 145
8.1 斷層相似材料的研制 145
8.1.1材料的選取分析 145
8.1.2試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 146
8.1.3斷層材料對(duì)圍巖影響研究 148
8.1.4相似材料膨脹破裂時(shí)空過程 149
8.2試驗(yàn)臺(tái)與相似比的選擇 151
8.2.1采動(dòng)底板突水相似試驗(yàn)系統(tǒng) 151
8.2.2相似比的確定 155
8.3模型的設(shè)計(jì)與鋪設(shè) 156
8.3.1模型設(shè)計(jì) 156
8.3.2模型的制作 159
8.4試驗(yàn)結(jié)果與分析 161
8.4.1 模型巖體初始應(yīng)力狀態(tài) 161
8.4.2斷層裂隙發(fā)育階段 162
8.4.3 突水通道萌生階段 165
8.4.4突水通道演化階段 167
第9章 深部高水壓底板含隱伏構(gòu)造破壞特征分析 171
9.1 高水壓對(duì)裂隙的影響作用分析 171
9.1.1地下水對(duì)底板的高壓沖擊破壞 171
9.1.2地下水對(duì)底板的高壓擴(kuò)隙 173
9.2 高水壓對(duì)底板破壞災(zāi)變仿真模擬分析 174
9.2.1模擬分析軟件 174
9.2.2數(shù)學(xué)模擬模型及方案 175
9.2.3 模擬結(jié)果分析 1 77
主要參考文獻(xiàn) 215
編后記 222