深部采动高水压底板突水灾变演化特征规律基础试验研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 深部突水灾变的研究意义 1

1.2 研究现状分析 2

1.2.1 底板突水机理研究现状 2

1.2.2 相似模拟试验研究现状 8

1.2.3 高水压影响作用研究现状 11

1.2.4 裂隙扩展演化研究现状 12

1.2.5 研究进展 14

1.3 本书主要内容 14

1.4 研究方法和技术路线 15

第2章 底板采动破坏特征与高压水作用力学分析 17

2.1 底板采动破坏突水机理分析 17

2.1.1 “下三带”理论 17

2.1.2 “下四带”理论 18

2.1.3 递进导升学说 21

2.2 底板采动破坏特征 21

2.2.1 破坏深度影响因素与特征 22

2.2.2 破坏深度预计 24

2.2.3 矿山压力影响下底板破坏深度 25

2.3 高水压作用下采动底板受力分析 26

2.3.1 深部开采高水压与突水特征 26

2.3.2 高水压影响下底板破坏力学模型 27

2.3.3 力学模型解析 30

2.4 高水压底板破坏判据及突水危险性力学分析 33

2.4.1 底板破坏判据 33

2.4.2 工作面推进危险性分析 35

2.4.3 底板突水通道形成机理分析 36

第3章 节 理裂隙岩体高水压渗流特性实验研究 40

3.1 裂隙岩体渗流特性与灾变机理研究概述 41

3.1.1 概述 41

3.1.2 裂隙岩体渗流特点 42

3.2 节 理裂隙岩体高水压渗流特性实验方案及实验条件 44

3.2.1 实验条件 44

3.2.2 实验方法 46

3.3 节 理裂隙岩体高水压渗流特性试验结果与分析 51

3.3.1 三维应力对裂隙渗流规律影响的理论分析 51

3.3.2 三维应力和渗透水压对裂隙渗流规律影响的试验结果 53

3.3.3 试验结果分析 54

第4章 高水压底板突水通道形成与动态演化过程研究 57

4.1 采动底板应力场与渗流场耦合分析 57

4.1.1 应力场变化特征 57

4.1.2 渗流场变化特征 59

4.1.3 应力场与渗流场的相互影响 60

4.1.4 应力与渗流耦合分析 62

4.2 高水压底板突水通道形成与动态演化过程数值模拟研究 63

4.2.1 FLAC3D软件简介 63

4.2.2 数值模型设计 63

4.2.3 模拟方案 65

4.2.4 模拟结果分析 66

4.2.5 方案模拟结果比较分析 71

4.2.6 主要结论 73

第5章 深部采动底板突水主要因素模拟手段与物理模拟试验系统研发 74

5.1 试验系统研发目的及要求 74

5.1.1 试验系统研发背景及模拟要求 74

5.1.2 试验系统研发目的意义及内容 79

5.2 物理模拟试验台设计 80

5.2.1 相似模拟基本理论 80

5.2.2 试验台模型简化设计 83

5.3 试验台系统结构 86

5.3.1 试验台及主体结构 86

5.3.2 伺服加载系统 90

5.3.3 水压控制系统 91

5.3.4 监测采集系统 92

5.3.5 其他主要辅助设备 94

第6章 新型流固耦合相似模拟材料研制与性能掌控 96

6.1 研发要求及相似模拟原理 96

6.1.1 新型流固耦合材料要求 96

6.1.2 相似模拟原理 97

6.2 试验仪器设备与材料介质的选取 100

6.2.1 试验仪器设备 100

6.2.2 相似模拟材料介质选取 103

6.3 新型材料研制及相关力学参数测定 105

6.3.1 试验设计 105

6.3.2 新型材料性能测定 108

6.4 新型材料性能影响因素分析 119

6.4.1 碳酸钙 119

6.4.2 凡士林 120

6.4.3 黏土 122

6.4.4 其他成分 123

6.5 新型材料总结分析 124

6.5.1 新型流固相似模拟材料性能评估 124

6.5.2 新型材料性能控制因素 126

6.5.3 新型材料优缺点 127

第7章 深部高水压底板突水灾变特征物理模拟试验 128

7.1 相似模拟方案及模型设计 128

7.1.1 相似准则及理论分析 128

7.1.2 模型设计及基本参数 129

7.1.3 模型制作 132

7.2 底板破坏规律与突水特征分析 134

7.2.1 模型岩体初始应力状态 134

7.2.2 底板裂隙发育阶段 136

7.2.3 突水通道萌生阶段 140

7.2.4 突水通道演化阶段 142

第8章 深部开采断层活化突水及裂隙扩展的试验研究 145

8.1 断层相似材料的研制 145

8.1.1 材料的选取分析 145

8.1.2 试验方案设计 146

8.1.3 断层材料对围岩影响研究 148

8.1.4 相似材料膨胀破裂时空过程 149

8.2 试验台与相似比的选择 151

8.2.1 采动底板突水相似试验系统 151

8.2.2 相似比的确定 155

8.3 模型的设计与铺设 156

8.3.1 模型设计 156

8.3.2 模型的制作 159

8.4 试验结果与分析 161

8.4.1 模型岩体初始应力状态 161

8.4.2 断层裂隙发育阶段 162

8.4.3 突水通道萌生阶段 165

8.4.4 突水通道演化阶段 167

第9章 深部高水压底板含隐伏构造破坏特征分析 171

9.1 高水压对裂隙的影响作用分析 171

9.1.1 地下水对底板的高压冲击破坏 171

9.1.2 地下水对底板的高压扩隙 173

9.2 高水压对底板破坏灾变仿真模拟分析 174

9.2.1 模拟分析软件 174

9.2.2 数学模拟模型及方案 175

9.2.3 模拟结果分析 177

主要参考文献 215

编后记 222