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绪论 1

0.1 岩体力学的发展 1

0.2 岩体力学和连续介质力学的相互关系 4

1 受采矿影响的岩体 6

1.1 岩体的通性 6

1.2 岩体的理想化描述 7

1.3 初始应力状态 8

1.3.1 岩层倾角的影响 9

1.3.2 地质构造的影响 10

1.3.3 孔隙压力的影响 10

1.3.4 岩体开挖的影响 11

1.4 连续方程 11

1.5 运动方程 13

1.6 无重力岩石概念 14

2 采场围岩的弹性状态 16

2.1 岩体的弹性性质 16

2.2 岩石分层对状态方程的影响 16

2.3 位移形式的平衡方程 21

2.4 岩体内的平面应变状态 22

2.4.1 应力函数的双调和方程 23

2.4.2 Muskhelishvili-Kolosov一般解 23

2.4.3 利用Fourier变换求解 24

2.5 平面应变系统 26

2.5.1 均质岩体内的矩形窄条采空区 26

2.5.2 充填采空区 31

2.5.3 倾斜煤层采空区 36

2.5.4 处于老采空区影响范围内的矩形采场 38

2.6 采场附近的三维位移和应力状态 41

2.6.1 矩形采场 43

2.6.2 圆形采场 51

3 采场围岩的粘弹性状态 54

3.1 岩体的流变特性 54

3.1.1 概述 54

3.1.2 试验室研究 55

3.1.3 现场研究 58

3.2 状态方程的微分形式 60

3.3 状态方程的积分形式 67

3.4 位移平衡方程 73

3.5 平面应变状态 74

3.6 采场周围平面应力、应受的分布规律 77

3.6.1 圆形巷道 77

3.6.2 开采初期顶板的挠曲变形 84

3.6.3 水力充填工作面周围的准静态应力分布 89

3.6.3.1 应力符号变化的特征区域 94

3.6.3.2 采动压力 100

3.6.4 充填采矿法工作面停止推进后岩体内的准静态应力分布 101

3.6.5 充填采矿法工作面附近的流变应变状态 104

3.6.6 顶板垮落法长壁工作面附近的应力状态 106

3.6.6.1 由直接顶卸载而形成的应力状态 107

3.6.6.2 在破碎岩石上方因老顶连续下沉而形成的应力状态 109

3.6.6.3 因直接顶内岩块运动而产生的应力状态 116

3.6.6.4 在较高的应力集中区采用顶板垮落法的优点 122

3.6.7 支架与围岩的联合作用 123

3.6.7.1 估计作用于直接顶上的载荷 124

3.6.7.2 支架初撑力的确定 127

3.6.7.3 支架工作阻力的确定 128

3.6.7.4 支架类型的选型准则 130

3.7 采场周围的三维应力状态 130

3.7.1 具有矩形采空区长壁工作面 132

4 岩体运动的几何理论 139

4.1 引言 139

4.2 开采对地表弧立点的影响 139

4.3 影响表面及下沉剖面的关系 142

4.4 充分下沉盆地剖面 142

4.5 下沉盆地剖面的倾斜和曲率 145

4.6 水平位移及应变分量的确定 146

4.7 下沉盆地形状随时间的变化 146

4.8 由二参数影响函数描述的三维下沉盆地 153

4.9 由三参数影响函数描述的三维下沉盆地 156

4.10 岩体内的位移微分方程 161

4.10.1 连续岩体内下沉函数的微分方程 161

4.10.2 描述粒状岩体内二维下沉盆地剖面的微分方程 164

4.10.3 急倾斜层状岩体中位移的二维分布 170

4.10.4 描述粒状岩体内三维下沉盆地的微分方程 174

4.10.5 岩体内位移的轴对称分布 176

4.10.6 粒状介质内的位移微分方程组 181

5 非均质岩体的弹塑性模型 187

5.1 引言 187

5.2 岩石的弹塑性特性 187

5.3 岩石的弹塑性变形机制及位错理论 189

5.4 位错能 194

5.5 位错运动和宏观塑性应变 195

5.6 描述平均位错位移矢量的微分方程 198

5.7 干燥岩体的位错模型 200

5.8 位错模型方程 200

5.9 考虑岩体各向异性和非均质性特征的位错模型方程的一般解 203

5.10 各向同性、均质、弹性岩体位错模型方程的解 205

5.11 弹性应力场从总应力场中的分离 206

5.12 岩体内位移和应力的一维分布 207

5.12.1 位移分量的确定 209

5.12.2 应力、应变分量的确定 213

5.13 煤层中应力分布的估计 216

5.14 位错模型的推广 220

5.15 饱水岩体的位错模型 220

5.16 岩石的局部膨胀效应 224

5.17 局部充填的影响 224

6 控制岩体运动的理论基础 226

6.1 引言 226

6.2 同时开采两个矩形工作面达到地表变形最小化 227

6.3 井壁附近岩体内变形的最小化 228

6.3.1 综述 228

6.3.2 井筒保护煤柱开采技术的分类 228

6.3.3 利用两个矩形工作面向井筒推进开采井筒煤柱 234

6.3.3.1 技术的总体描述 234

6.3.3.2 井筒块段尺寸的理论确定 235

6.3.3.3 用分析方法确定沿井筒的应变分布 236

6.3.3.4 两个平行矩形工作面相对于井筒布置的优化选择 243

6.4 断层露头附近地表变形的最小化 252

6.4.1 综述 252

6.4.2 断层露头附近地表的位移和应变的分布 252

6.4.3 断层裂隙滑动的最小化 255

6.5 连续控制岩体运动的方法 256

6.5.1 方法的思路 256

6.5.2 理论基础 257

6.5.3 方法的设计 258

6.5.3.1 在岩层间产生水平孔隙的压力 258

6.5.3.2 形成半椭球状空隙所需的压力 259

6.5.3.3 利用单孔注入时确定充填体及等价采场的体积 260

6.5.3.4 钻孔底部的位置 262

6.5.4 实例验证 263

6.5.5 实际应用 264

6.5.5.1 减少煤矿中高能颤动的发生频率 265

6.5.5.2 在岩体内贮存工业废料 265

参考文献 266