岩爆和冲击地压数值模拟与评估预测方法PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 岩爆和冲击地压灾害概述 1

1.2 岩爆和冲击地压形成机制研究现状 2

1.2.1 岩爆和冲击地压经典理论 2

1.2.2 岩爆和冲击地压实验 3

1.2.3 岩爆和冲击地压非线性动力学研究 3

1.3 岩爆和冲击地压的预测评估方法研究现状 5

1.4 本书的主要内容 6

参考文献 8

第二章 岩爆和冲击地压孕育演化特征的细胞自动机制论 14

2.1 引言 14

2.2 物理细胞自动机的基本规则 15

2.3 物理细胞自动机对岩体物理力学性质及应力的模拟 16

2.3.1 对岩体材料性质的模拟 16

2.3.2 对岩体内裂纹（或宏观“软弱区”）的模拟 19

2.3.3 对应力环境的模拟 19

2.3.4 对能量耗散的模拟 20

2.3.5 对系统失稳的判别 20

2.3.6 对单轴拉（压）条件下力－变形曲线的表达 21

2.4 物理细胞自动机对岩体破坏特征的模拟 23

2.4.1 对岩体破坏过程中力－变形－声发射演化关系的模拟 23

2.4.2 对循环加载的模拟 25

2.4.3 对不同声发射模式的模拟 26

2.4.4 对裂纹尖端塑性破坏区形态的模拟 28

2.4.5 改进的物理细胞自动机模型及岩石破坏过程中的变量相关性分析 30

2.5 岩爆和冲击地压非线性特征的描述方法 47

2.5.1 Lyapunov指数的定义及计算方法 47

2.5.2 关联维的定义及其提取方法 52

2.6 物理细胞自动机对岩体破坏演化混沌性的模拟分析 54

2.6.1 不同能量输入方式对岩体破坏演化混沌性的影响 55

2.6.2 裂纹（或局部宏观“软弱区”）对岩体破坏演化混沌性的影响 59

2.6.3 不同初始均质程度对岩体破坏演化混沌性的影响 62

2.6.4 能量耗散系数的物理意义及对岩体破坏过程混沌性的影响 64

2.6.5 岩体破坏演化全过程中不同时段的混沌性 68

2.6.6 岩体破坏演化中的定常运动行为 76

2.6.7 不同观测时间间隔对岩体破坏混沌性的影响 78

2.7 小结与讨论 80

参考文献 81

第三章 岩爆和冲击地压的非线性动力学预测分析方法 84

3.1 系统状态变量的确定及其非线性动力学方程反演 84

3.1.1 岩爆和冲击地压系统观测变量的神经网络聚类分析 85

3.1.2 系统独立主变量的构造 87

3.1.3 系统非线性动力学方程的反演方法 93

3.1.4 算例 95

3.2 岩爆和冲击地压系统的可预测性理论研究 99

3.2.1 不同因素对系统可预测尺度的影响规律 101

3.2.2 基于胞映射理论的可预测尺度理论模型 102

3.3 岩爆和冲击地压系统的非线性预测理论研究 116

3.3.1 系统演化状态的数值预测方法 116

3.3.2 岩爆和冲击地压系统的突变预测及评价 122

3.3.3 冲击地压灰色－尖点突变预测的评价实例 128

3.4 小结与讨论 129

参考文献 130

第四章 高应力硬岩力学模型 132

4.1 考虑围压效应的硬岩弹塑性耦合力学模型 132

4.1.1 不同围压下两种大理岩的试验结果 133

4.1.2 考虑围压效应的大理岩力学模型的建立 137

4.1.3 力学模型的数值验证 155

4.2 硬脆性岩石强度时效性演化模型 158

4.2.1 硬脆性岩石时效性破裂机制的试验研究 158

4.2.2 硬脆性岩石强度时效性演化模型研究 173

4.3 小结与讨论 186

参考文献 187

第五章 基于静力数值分析的岩爆／冲击地压预测评价指标与评估方法 190

5.1 深埋地下隧道／巷道的数值计算方法 190

5.2 基于静力计算的岩爆／冲击地压预测理论及其指标 191

5.3 基于数值模拟的岩爆／冲击地压预测评估方法 196

5.4 小结与讨论 203

参考文献 203

第六章 岩爆／冲击地压孕育演化过程的动力学数值分析方法 206

6.1 岩爆／冲击地压发生过程的能量判别指标 206

6.1.1 动力灾害的形成机制研究 206

6.1.2 单位时间相对能量释放率指标的提出 207

6.2 动力灾害演化过程的数值计算方法 212

6.2.1 钻爆法的开挖荷载数值计算方法研究 213

6.2.2 TBM的开挖荷载数值计算方法研究 220

6.2.3 岩爆／冲击地压发生过程中新生边界条件的数值处理 221

6.2.4 岩爆／冲击地压数值计算中的其他问题 226

6.3 工程案例计算 228

6.3.1 应变型岩爆案例——钻爆法开挖 229

6.3.2 时滞性岩爆案例计算 234

6.3.3 动力激励型岩爆计算 238

6.4 小结与讨论 243

参考文献 243

索引 247