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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 煤矿采空区安全问题研究的紧迫性 3

1.2.1 煤矿采空区灾害的实际案例分析 3

1.2.2 煤矿采空区灾害的破坏特征及形成原因 4

1.2.3 煤矿采空区地震研究的紧迫性 5

1.3 煤矿采空区上覆岩层移动致灾的研究进展 8

1.4 矿区地下巷道结构动力灾变的研究进展 11

1.5 矿区复杂场地地震动力响应的研究进展 12

1.5.1 复杂场地地层应力波传递的研究进展 13

1.5.2 复杂场地地层地震响应的研究进展 14

1.6 煤矿采动区建筑物灾变与防护研究进展 16

1.7 研究方案 20

1.7.1 研究目的与研究意义 20

1.7.2 研究方法与研究内容 21

第2章 煤矿采空区稳定性的理论分析 23

2.1 引言 23

2.2 煤矿采空区的形成及基本特点 24

2.3 煤矿采空区的分类 25

2.3.1 基于煤矿采空区形成时间的划分方法 25

2.3.2 基于煤矿开采方法的煤矿采空区划分方法 26

2.3.3 基于采深采厚比的煤矿采空区划分方法 28

2.4 煤矿采空区稳定性的影响因素分析 29

2.4.1 矿区的工程地质因素 29

2.4.2 矿区的水文地质因素 31

2.4.3 矿区的工程环境因素 32

2.5 煤矿采空区失稳破坏的基本模式 34

2.6 扰动荷载作用下煤矿巷道围岩变形破坏的基本模式 35

2.7 本章小结 37

第3章 煤矿采动覆岩移动变形破断的力学模型及沉陷致灾分析 38

3.1 引言 38

3.2 基于弹塑性力学理论的煤矿采动覆岩移动变形破断的力学模型 38

3.3 煤矿采空区上覆岩层的移动变形破坏规律的理论分析 41

3.4 煤矿采动覆岩移动变形破断的相似材料模拟试验 43

3.4.1 相似材料模型设计 43

3.4.2 相似材料模型试验开采方案及监测 46

3.4.3 相似材料开采试验结果与分析 47

3.4.4 相似材料开采试验位移和应力监测结果分析 48

3.5 煤矿采动覆岩移动变形破断的有限元数值计算 52

3.5.1 煤矿采场覆岩移动的有限元数值计算模型 52

3.5.2 煤矿采动覆岩移动变形与应力场分布的对比分析 52

3.5.3 煤矿采动覆岩应力影响区域分析 54

3.6 本章小结 56

第4章 地震作用下煤矿采空区煤柱动力灾变分析 58

4.1 引言 58

4.2 地震波的选取与修正 58

4.2.1 地震波的输入 59

4.2.2 地震波的选择和修正 60

4.3 摩尔-库仑强度理论及其本构模型 63

4.3.1 摩尔-库仑强度理论 63

4.3.2 摩尔-库仑模型屈服方程 64

4.3.3 摩尔库仑模型塑性流动势 66

4.4 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应分析 68

4.4.1 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应的理论分析 68

4.4.2 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应的有限元数值计算 72

4.5 本章小结 75

第5章 煤矿地下巷道结构地震动力灾变影响因素分析 76

5.1 引言 76

5.2 地下巷道结构的地震动力破坏的有限元分析模型 76

5.3 地震作用下煤矿巷道位移动力响应的影响因素分析 80

5.3.1 地震作用下煤矿巷道的埋置深度对位移响应的影响分析 80

5.3.2 地震作用下煤矿巷道的截面形式对位移响应的影响分析 87

5.3.3 地震作用下地应力对煤矿巷道结构位移响应的影响分析 94

5.4 地震作用下煤矿巷道结构应力演化的影响因素分析 98

5.4.1 地震作用下煤矿巷道结构的埋置深度对峰值主应力的影响 98

5.4.2 地震作用下煤矿巷道结构的截面形式对峰值主应力的影响 104

5.4.3 地震作用下煤矿巷道结构的应力分布 107

5.5 地震荷载对煤矿巷道结构动力响应的影响分析 109

5.5.1 地震荷载的峰值速度对煤矿巷道结构动力响应的影响分析 109

5.5.2 地震荷载的频率对煤矿巷道结构动力响应的影响分析 113

5.5.3 地震荷载的持续时间对煤矿巷道结构动力响应的影响分析 117

5.6 本章小结 119

第6章 考虑围岩损伤效应的煤矿巷道结构地震灾变分析 121

6.1 引言 121

6.2 扰动荷载作用下煤矿巷道结构围岩介质的损伤分析 121

6.3 地震作用下煤矿巷道动力响应分析 126

6.3.1 有限元数值计算分析模型 126

6.3.2 地震作用下平面巷道的安全性分析 126

6.4 地震作用下煤矿巷道-围岩结构体系的损伤演化分析 133

6.4.1 地震作用下煤矿巷道围岩结构体系的损伤演化分析 133

6.4.2 地震作用下考虑围岩损伤效应的煤矿巷道动力响应分析 137

6.4.3 小结 141

6.5 考虑损伤效应的煤矿采动裂隙岩体的卸压耗能减震性能分析 144

6.6 本章小结 145

第7章 地震作用下煤矿采空区的动力稳定性分析 147

7.1 前言 147

7.2 地震作用下煤矿采空区动力响应的理论分析 147

7.2.1 地震作用下煤矿地下巷道围岩结构动力响应分析 147

7.2.2 地震作用下考虑充填效应的煤矿采空区稳定性分析 150

7.3 煤矿浅埋采空区的地震动力稳定性分析模型 151

7.3.1 煤矿浅埋采空区地表的地震动力响应分析 153

7.3.2 煤矿浅埋采空区地表不同位置的地震动力响应分析 158

7.4 地震作用下煤矿采空区场地条件对地表峰值加速度的影响 161

7.4.1 煤矿采空区的深度对地表峰值加速度的影响 161

7.4.2 煤矿采空区场地岩层刚度对地表峰值加速度的影响 161

7.4.3 煤矿采空区充填材料对地表峰值加速度的影响 163

7.5 煤矿采空区群的地震动力稳定性分析 166

7.5.1 煤矿采空区群对地表地震波加速度响应的影响 167

7.5.2 煤矿采空区群对地表地震波位移响应的影响 168

7.5.3 多遇地震作用下煤矿采空区群应力场演化分析 169

7.5.4 罕遇地震作用下煤矿采空区群应力场演化分析 174

7.6 本章小结 178

第8章 矿区复杂环境下建筑物抗震性能劣化分析 180

8.1 引言 180

8.2 矿区环境的特殊性、恶劣性与复杂性 181

8.3 矿区复杂环境下建筑物抗震性能劣化机制分析 183

8.3.1 矿区复杂环境下建筑物损伤破坏的现场调研 183

8.3.2 矿区复杂环境下建（构）筑物损伤劣化机理分析 188

8.4 煤矿多煤层重复采动影响下建筑损伤破坏分析 191

8.5 本章小结 198

第9章 煤矿采动损伤建筑物的地震动力灾变与安全防护 199

9.1 引言 199

9.2 地震作用下煤矿采空区波动效应的理论分析 199

9.3 煤矿采动建筑物的抗震性能分析 202

9.4 煤矿采动建筑物的有限元分析计算模型 206

9.5 地震作用下煤矿采动建筑的动力响应分析 208

9.5.1 煤矿采动建筑自振周期及频率分析 208

9.5.2 地震作用下煤矿采动建筑动力响应分析 211

9.5.3 地震作用下考虑土结构相互作用的煤矿采动建筑动力响应 219

9.5.4 地震作用下煤矿采动建筑扭转振动效应分析 226

9.6 基于能量耗散的煤矿采动损伤建筑抗震性能评估方法 228

9.7 地震作用下煤矿采动建筑的能量耗散演化分析 231

9.8 基于建筑减隔震技术的煤矿采动建筑抗开采沉陷隔震保护措施与方法 238

9.8.1 建筑隔震技术概要 239

9.8.2 基于建筑隔震技术的煤矿采动区建筑物抗开采沉陷隔震保护技术 241

9.9 采动区建筑物抗开采沉陷隔震保护装置的设计与理论分析 242

9.9.1 采动区建筑物抗开采沉陷隔震保护装置工作原理 243

9.9.2 煤矿采动区建筑物抗开采沉陷隔震保护装置的分析与设计 244

9.10 本章小结 253

参考文献 256