目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 工程煤巖的基本概念 1
1.1.1 煤巖的定義 1
1.1.2 工程煤巖概念 1
1.1.3 工程煤巖現(xiàn)實意義 3
1.2 煤巖力學(xué)性質(zhì)試驗裝備及方法 4
1.2.1 煤巖力學(xué)試驗裝備 4
1.2.2 煤巖力學(xué)試驗方法 12
1.2.3 煤巖力學(xué)特性基本認(rèn)識 24
1.3 連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)基礎(chǔ) 35
1.3.1 連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基本假定 35
1.3.2 損傷與損傷力學(xué) 36
1.3.3 損傷變量 37
第2章 靜載荷下工程煤巖力學(xué)特性 39
2.1 試驗方法 39
2.2 試驗準(zhǔn)備與方案 40
2.3 試驗結(jié)果分析 42
2.3.1 煤巖單體變形破壞與聲發(fā)射特征 42
2.3.2 巖性及組合形式對工程煤巖變形破壞的影響 43
2.3.3 煤巖高度比對工程煤巖變形破壞的影響 45
2.3.4 工程煤巖與傳統(tǒng)試件力學(xué)行為對比 46
第3章 動及動靜組合載荷下工程煤巖力學(xué)特性 49
3.1 試驗方法 49
3.2 試驗準(zhǔn)備與方案 50
3.3 動載荷下試驗結(jié)果分析 52
3.3.1 煤巖單體變形破壞特征 52
3.3.2 巖性及組合形式對工程煤巖變形破壞的影響 54
3.3.3 煤巖高度比對工程煤巖變形破壞的影響 58
3.4 動靜組合載荷下試驗結(jié)果分析 58
3.5 工程煤巖與傳統(tǒng)試件力學(xué)行為對比 60
3.5.1 動載荷下工程煤巖與傳統(tǒng)試件對比 60
3.5.2 動靜組合載荷下工程煤巖與傳統(tǒng)試件對比 64
第4章 工程煤巖損傷本構(gòu)模型 66
4.1 靜載荷下工程煤巖損傷本構(gòu)模型 66
4.1.1 煤巖損傷本構(gòu)模型修正 66
4.1.2 靜載荷下工程煤巖中煤的損傷本構(gòu)方程 68
4.2 動載荷下工程煤巖損傷本構(gòu)模型 71
4.2.1 巖石時效損傷本構(gòu)方程 71
4.2.2 動載荷下工程煤巖中煤的損傷本構(gòu)方程 72
4.3 動靜組合載荷下工程煤巖損傷本構(gòu)模型 75
第5章 西部礦區(qū)典型煤巖物性特征與蠕變損傷本構(gòu)模型 79
5.1 西部礦區(qū)典型煤巖礦物組分及微觀結(jié)構(gòu) 79
5.1.1 煤巖試樣選取 79
5.1.2 煤巖礦物組分 79
5.1.3 煤巖微觀結(jié)構(gòu) 83
5.2 西部礦區(qū)典型煤巖主要物理力學(xué)性質(zhì)分析 85
5.2.1 試件加工與準(zhǔn)備 85
5.2.2 物理性質(zhì) 86
5.2.3 力學(xué)性質(zhì) 87
5.3 基于物性特征的蠕變損傷本構(gòu)模型 94
5.3.1 物性成分與煤巖力學(xué)性質(zhì)關(guān)系 94
5.3.2 蠕變損傷本構(gòu)模型 98
5.3.3 算例驗證 101
第6章 動載荷下錨固煤巖力學(xué)強化機制 103
6.1 錨固煤巖破壞特征及分析 103
6.1.1 試驗裝置及試樣制備 103
6.1.2 試驗方案及步驟 105
6.1.3 試驗結(jié)果及分析 106
6.2 錨固煤巖強化力學(xué)機制 111
6.2.1 錨固煤巖石吸能增效機理 111
6.2.2 錨固煤巖體等效強化機制 115
6.3 錨固煤巖破壞失穩(wěn)機理 118
6.3.1 錨固煤巖應(yīng)力及變形彈塑性解 118
6.3.2 錨固煤巖破壞失穩(wěn)力學(xué)判據(jù) 122
第7章 沿空掘巷小煤柱擴容失穩(wěn)力學(xué)機制 128
7.1 沿空掘巷頂板結(jié)構(gòu)與小煤柱受力分析 128
7.1.1 一次采動頂板結(jié)構(gòu)與側(cè)向支承壓力 128
7.1.2 一次采動后煤巖損傷評價 131
7.1.3 沿空掘巷圍巖變形分析 136
7.2 小煤柱擴容演化過程 146
7.2.1 完全塑性臨界狀態(tài)分析 146
7.2.2 擴容變形演化分析 149
7.3 不同寬度煤柱擴容變形破壞模擬分析 150
7.3.1 模型建立與模擬方案 150
7.3.2 模擬結(jié)果及分析 151
7.4 小煤柱擴容變形破壞失穩(wěn)判據(jù) 155
7.4.1 煤柱破壞與失穩(wěn)特征 155
7.4.2 支護對變形控制作用 156
7.4.3 支護條件下小煤柱失穩(wěn)判據(jù) 156
7.5 小煤柱穩(wěn)定性控制方法與實踐 157
7.5.1 小煤柱穩(wěn)定性控制原理與方法 157
7.5.2 小煤柱支護設(shè)計 161
7.5.3 工程實踐分析 167
第8章 考慮頂板影響的煤柱變形破壞與失穩(wěn)力學(xué)機制 170
8.1 頂板剛度對煤樣破壞影響試驗研究 170
8.1.1 試樣制備 170
8.1.2 試驗儀器及方案 171
8.1.3 試驗結(jié)果與分析 173
8.2 頂板剛度對煤樣能量積聚與釋放影響 179
8.2.1 煤樣變形破壞過程中的能量轉(zhuǎn)化構(gòu)成 179
8.2.2 煤樣能量積聚與釋放特征 181
8.3 基于剛度影響的煤樣失穩(wěn)能量準(zhǔn)則 186
8.3.1 頂板能量釋放對煤樣變形破壞影響 186
8.3.2 頂板能量釋放對煤樣變形破壞影響評價 188
8.3.3 煤樣失穩(wěn)能量準(zhǔn)則 190
8.4 頂板-煤柱聯(lián)動失穩(wěn)力學(xué)機制 196
8.4.1 頂板-煤柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 196
8.4.2 煤柱集中應(yīng)力傳遞力學(xué)機制 199
8.4.3 頂板-煤柱聯(lián)動破壞失穩(wěn)機理 201
參考文獻 210