静动载荷作用下岩石破坏过程数值试验与应用

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 静动载荷作用破岩 2
1.3 岩石裂纹扩展试验与测试 3
1.4 岩石裂纹扩展理论 4
1.5 动态扰动作用下岩石破裂过程的研究现状 5
1.6 岩石破裂过程数值分析 8
参考文献 9
第2章 岩石的动力学特性 14
2.1 应力波的基本概念 14
2.1.1 应力波的产生 14
2.1.2 应力波的分类 14
2.1.3 应力波方程的求解方法 16
2.1.4 应力波理论的应用 17
2.2 动载荷(应力波)作用下岩石的力学特性 17
2.3 剥落破裂 20
2.4 会聚效应造成的破裂 25
参考文献 27
第3章 静动载荷作用下岩石的本构模型 28
3.1 静动载荷作用下岩石的本构模型理论 28
3.1.1 基本假设 28
3.1.2 一维静动载荷作用下岩石的本构模型理论 29
3.1.3 三维静动载荷作用下岩石的本构模型理论 32
3.2 试验验证 37
3.2.1 一维静动载荷作用下岩石的理论与试验本构关系比较 37
3.2.2 二维静动载荷作用下岩石的理论与试验本构关系比较 38
3.2.3 三维静动载荷作用下岩石的理论与试验本构关系比较 44
参考文献 45
第4章 动载荷作用下岩石破坏过程数值分析原理 47
4.1 材料特性的赋值 48
4.2 细观单元的本构模型 51
4.3 有限元分析 54
参考文献 56
第5章 动载荷作用下岩石破坏过程影响因素分析 57
5.1 数值模型 57
5.2 数值模拟结果 59
5.2.1 静载荷作用 59
5.2.2 动载荷作用 61
5.3 本章小结 72
参考文献 72
第6章 动载荷作用下岩石层裂过程数值模拟 74
6.1 数值模型 75
6.2 数值模拟结果分析 77
6.2.1 不同应力波参数与不同应力波波形对层裂的影响 80
6.2.2 不同岩石材料力学参数 87
6.2.3 不同自由面情况 92
6.2.4 不同围压 95
6.3 本章小结 99
参考文献 100
第7章 非均匀性介质SHPB试验数值分析 102
7.1 非均匀性材料SHPB试验的局限性 103
7.1.1 大直径SHPB装置偏离一维应力波理论基础 103
7.1.2 大直径SHPB装置偏离应力均匀假定的基础 104
7.2 非均匀性材料SHPB试验数值模拟与分析 105
7.2.1 非均匀性材料SHPB试验弥散效应的数值分析 105
7.2.2 大直径SHPB试验弥散效应对数值试样测试结果的影响 112
7.3 本章小结 121
参考文献 122
第8章 动载荷作用下巷道破坏过程数值分析 124
8.1 横观各向同性岩体中的巷道动力响应的数值分析 125
8.1.1 数值模型 126
8.1.2 巷道在球面冲击应力波作用下破坏过程的数值模拟与分析 128
8.1.3 小结 135
8.2 含不连续面巷道的动力破坏过程及应力位移特征数值分析 136
8.2.1 数值模型 136
8.2.2 巷道在球面冲击应力波作用下破坏过程的数值模拟 137
8.2.3 巷道围岩的应力-时间历程分析 140
8.2.4 巷道围岩的位移-时间历程分析 145
8.2.5 小结 149
8.3 爆炸应力波作用下巷道加固对围岩破坏过程影响的数值分析 150
8.3.1 数值模型 151
8.3.2 爆炸应力波作用下巷道加固对围岩破坏过程影响的数值模拟 152
8.3.3 巷道壁被加固对围岩破坏过程影响的应力-时间历程和位移-时间历程分析 153
8.3.4 小结 155
8.4 深部岩体巷道在动力扰动下的破坏机理分析 156
8.4.1 数值模型 156
8.4.2 静压力作用下巷道破坏的数值模拟 157
8.4.3 动力扰动对巷道破坏的影响 159
8.4.4 小结 164
参考文献 164
第9章 动载荷对卸压孔与锚杆联合支护影响的数值模拟 167
9.1 数值模型 167
9.2 动载荷对卸压孔与锚杆联合支护影响的数值模拟 169
9.2.1 应力加载特性及演化过程 169
9.2.2 主应力大小变化规律 171
9.2.3 巷道围岩内部变形规律 173
9.2.4 巷道围岩的破裂特征 176
9.3 本章小结 178
参考文献 179
第10章 采动影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出数值分析 180
10.1 数值模型 181
10.1.1 现场情况 181
10.1.2 数值模型及参数 184
10.1.3 数值试验内容 185
10.2 石门揭煤影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出的作用机理研究 186
10.2.1 石门揭煤影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出过程规律分析 186
10.2.2 单元的声发射能量释放及煤岩体的微破裂特征 189
10.2.3 揭煤影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出过程中的煤岩层应力演化规律 190
10.2.4 揭煤影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出过程中的煤岩体损伤破坏规律分析 200
10.3 本章小结 209
参考文献 210
第11章 结论和展望 212
11.1 基本结论 212
11.2 展望 215