本書系統(tǒng)地介紹了作者近年來在煤巖單體和組合體力學(xué)特性及本構(gòu)模型方面的學(xué)術(shù)研究成果。利用高剛性伺服試驗(yàn)機(jī)、斷層掃描技術(shù)和聲發(fā)射檢測系統(tǒng)等綜合手段對完整巖石試樣、煤巖組合體試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)、常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)、分級加卸載壓縮試驗(yàn)和聲發(fā)射試驗(yàn)等，研究了不同應(yīng)力狀態(tài)下煤巖體的破壞行為和力學(xué)特性，并發(fā)展了相應(yīng)的非線性理論模型用于描述深部煤巖組合體變形破壞行為。
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目錄
《博士后文庫》序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 單體巖石壓縮破壞研究現(xiàn)狀 2
1.1.1 單體巖石單軸壓縮破壞 2
1.1.2 單體巖石三軸壓縮破壞 3
1.2 煤巖組合體破壞力學(xué)與沖擊傾向性研究現(xiàn)狀 6
1.2.1 煤巖組合體破壞力學(xué)特性 6
1.2.2 煤巖組合體的沖擊傾向性 7
1.2.3 壓縮過程中能量演化特征 14
1.2.4 加載過程中裂紋演化及聲發(fā)射 15
1.2.5 巖石的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系 16
參考文獻(xiàn) 17
第2章 單軸壓縮下煤巖組合體破壞力學(xué)特性 22
2.1 單體巖石單軸壓縮破壞試驗(yàn) 23
2.1.1 巖石單軸壓縮試驗(yàn)概況 23
2.1.2 自然巖樣單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果 28
2.1.3 泡水巖樣單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果 29
2.1.4 標(biāo)準(zhǔn)巖樣單軸壓縮破壞形態(tài) 33
2.1.5 不同高徑比巖樣單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果 35
2.1.6 高徑比對巖樣力學(xué)參數(shù)的影響 37
2.2 深部煤巖組合體單軸壓縮破壞試驗(yàn) 43
2.2.1 試驗(yàn)概況 43
2.2.2 完整巖樣和煤樣力學(xué)特性分析 45
2.2.3 深部煤巖組合體破壞力學(xué)特性 48
2.3 單軸壓縮不同傾角深部煤巖組合體破壞力學(xué)特性 54
2.3.1 不同傾角煤巖組合體單軸壓縮試驗(yàn)概況 54
2.3.2 不同傾角煤巖組合體單軸壓縮破壞試驗(yàn)結(jié)果 54
2.3.3 不同傾角深部煤巖組合體破壞的擴(kuò)展有限元分析 58
2.4 深部煤巖組合體相互作用分析 61
參考文獻(xiàn) 64
第3章 不同圍壓下深部煤巖組合體破壞力學(xué)特性 67
3.1 單體巖石三軸壓縮破壞 68
3.1.1 試驗(yàn)方案 68
3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果 70
3.1.3 變形特征 70
3.1.4 強(qiáng)度特征 73
3.2 深部煤巖組合體三軸壓縮破壞試驗(yàn) 80
3.3 深部煤-巖組合體三軸壓縮破壞力學(xué)特性 81
3.3.1 試驗(yàn)結(jié)果 81
3.3.2 變形特征 81
3.3.3 破壞模式 83
3.3.4 強(qiáng)度特征 86
3.4 深部巖-煤組合體三軸壓縮破壞力學(xué)特性 91
3.4.1 試驗(yàn)結(jié)果 91
3.4.2 變形特征 92
3.4.3 破壞模式 95
3.4.4 強(qiáng)度特征 95
3.5 深部巖-煤-巖組合體三軸壓縮破壞力學(xué)特性 98
3.5.1 試驗(yàn)結(jié)果 98
3.5.2 5 MPa圍壓下RMR組試樣壓縮試驗(yàn) 100
3.5.3 10 MPa圍壓下RMR組試樣壓縮試驗(yàn) 101
3.5.4 15 MPa圍壓下RMR組試樣壓縮試驗(yàn) 101
3.5.5 20 MPa圍壓下試樣壓縮試驗(yàn) 103
3.6 三種煤巖組合體強(qiáng)度比較 106
參考文獻(xiàn) 107
第4章 煤巖體破壞沖擊傾向性研究 110
4.1 沖擊傾向性指標(biāo) 112
4.1.1 沖擊能量指數(shù)KE 112
4.1.2 動態(tài)破壞時間Dt 112
4.1.3 脆性指標(biāo)修正值(BIM) 113
4.2 單體巖石試驗(yàn)結(jié)果分析 114
4.2.1 單體巖石單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果 114
4.2.2 單體巖石沖擊傾向性分析 118
4.3 泡水對巖石沖擊傾向性的影響 120
4.3.1 泡水巖石的沖擊傾向性 120
4.3.2 巖石沖擊傾向性分類 122
4.4 不同高徑比對沖擊傾向性的影響 123
4.4.1 不同高徑比巖石沖擊傾向性 123
4.4.2 巖石高徑比與BIM的關(guān)系 125
4.4.3 高徑比與峰前積蓄能量、沖擊能量指數(shù)的關(guān)系 126
4.5 圍壓對沖擊傾向性的影響 128
4.5.1 不同圍壓下巖石的沖擊傾向性 128
4.5.2 圍壓對脆性指標(biāo)修正值及沖擊能量指數(shù)的影響 129
4.6 煤巖組合體峰后破壞脆性特征 130
4.7 煤巖組合體破壞沖擊傾向性特征 133
4.7.1 煤巖組合體的峰前積蓄能量與峰后耗散能量 133
4.7.2 煤巖組合體沖擊傾向性 136
參考文獻(xiàn) 139
第5章 深部煤巖組合體分級加卸載破壞力學(xué)特性試驗(yàn)研究 141
5.1 深部煤巖組合體循環(huán)加卸載試驗(yàn)概況 142
5.2 深部煤巖組合體循環(huán)加卸載破壞力學(xué)特性分析 144
5.2.1 試驗(yàn)結(jié)果 144
5.2.2 不同循環(huán)階段動應(yīng)力-應(yīng)變曲線 145
5.2.3 不同循環(huán)階段煤巖組合體的泊松比 153
5.2.4 煤巖組合體加卸載響應(yīng)比研究 155
5.2.5 煤巖組合體循環(huán)加卸載損傷參數(shù)分析 157
5.3 深部煤巖組合體加卸載破壞過程能量演化特征 158
5.3.1 能量演化基本理論 158
5.3.2 煤巖組合體循環(huán)加卸載能量演化特征 159
5.3.3 煤巖組合體能量演化的理論驗(yàn)證 165
參考文獻(xiàn) 168
第6章 單軸壓縮下深部煤巖組合體破壞過程能量演化特征 170
6.1 單軸加載過程中能量分析 172
6.2 煤巖組合體熱力學(xué)過程 173
6.2.1 煤巖組合體的非平衡熱力學(xué) 173
6.2.2 基于能量理論的煤巖組合體整體失穩(wěn)條件 175
6.3 輸入能量演化特征 178
6.4 單軸壓縮能量演化特征 180
6.4.1 煤巖組合體能量演化規(guī)律 180
6.4.2 煤巖組合體能量比例與應(yīng)力的關(guān)系 184
6.5 脆性巖石破壞的能量跌落系數(shù)研究 185
6.5.1 巖石變形破壞過程中能量的再認(rèn)識 185
6.5.2 應(yīng)力跌落過程的能量分析 187
6.5.3 應(yīng)力跌落過程的能量表示 188
6.5.4 能量跌落系數(shù)的分析計算及對比 190
參考文獻(xiàn) 195
第7章 煤巖組合體破壞過程裂紋演化及聲發(fā)射研究 198
7.1 煤巖組合體裂紋演化規(guī)律 199
7.1.1 單軸加載裂紋演化特征 199
7.1.2 煤巖組合體閉合應(yīng)力和閉合應(yīng)變 204
7.1.3 循環(huán)加卸載裂紋演化特征 205
7.2 煤巖組合體聲發(fā)射特性分析 206
7.2.1 巖石斷裂破壞的聲發(fā)射機(jī)理初探 206
7.2.2 聲發(fā)射定位機(jī)理 211
7.3 煤巖組合體聲發(fā)射試驗(yàn)研究 213
7.3.1 煤巖體聲發(fā)射試驗(yàn)結(jié)果及分析 213
7.3.2 煤巖組合體聲發(fā)射分析與討論 215
參考文獻(xiàn) 218
第8章 深部煤巖組合體破壞非線性理論模型研究 221
8.1 基本假設(shè) 222
8.2 深部煤巖組合體整體破壞理論模型 223
8.2.1 深部煤巖組合體整體破壞理論模型建立 223
8.2.2 深部煤巖組合體整體破壞理論模型驗(yàn)證 225
8.3 深部巖-煤-巖組合體整體破壞理論模型 227
8.3.1 深部巖-煤-巖組合體整體破壞理論模型建立 227
8.3.2 深部巖-煤-巖組合體整體破壞理論模型驗(yàn)證 230
8.3.3 理論與試驗(yàn)結(jié)果誤差分析及討論 233
8.4 基于裂紋演化的峰前應(yīng)力-應(yīng)變理論模型 235
8.4.1 基于裂紋演化的峰前應(yīng)力-應(yīng)變模型的建立 235
8.4.2 裂紋閉合和擴(kuò)展模型驗(yàn)證 237
8.4.3 煤巖組合體峰前應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型 239
8.4.4 循環(huán)加卸載試驗(yàn)驗(yàn)證 240
8.5 深部煤巖組合體峰后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型 243
8.5.1 煤巖組合體峰后軟化應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 243
8.5.2 實(shí)例驗(yàn)證 246
8.5.3 煤巖組合體參數(shù)敏感性分析 247
參考文獻(xiàn) 249
編后記 253
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