目錄
《博士后文庫》序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 深部突水災變的研究意義 1
1.2研究現(xiàn)狀分析 2
1.2.1底板突水機理研究現(xiàn)狀 2
1.2.2相似模擬試驗研究現(xiàn)狀 8
1.2.3高水壓影響作用研究現(xiàn)狀 11
1.2.4裂隙擴展演化研究現(xiàn)狀 12
1.2.5研究進展 14
1.3本書主要內容 14
1.4研究方法和技術路線 15
第2章 底板采動破壞特征與高壓水作用力學分析 17
2.1 底板采動破壞突水機理分析 17
2.1.1 “下三帶”理論 17
2.1.2 “下四帶”理論 18
2.1.3遞進導升學說 21
2.2底板采動破壞特征 21
2.2.1破壞深度影響因素與特征 22
2.2.2破壞深度預計 24
2.2.3礦山壓力影響下底板破壞深度 25
2.3高水壓作用下采動底板受力分析 26
2.3.1 深部開采高水壓與突水特征 26
2.3.2高水壓影響下底板破壞力學模型 27
2.3.3 力學模型解析 30
2.4高水壓底板破壞判據及突水危險性力學分析 33
2.4.1 底板破壞判據 33
2.4.2工作面推進危險性分析 35
2.4.3底板突水通道形成機理分析 36
第3章 節(jié)理裂隙巖體高水壓滲流特性實驗研究 40
3.1 裂隙巖體滲流特性與災變機理研究概述 41
3.1.1 概述 41
3.1.2裂隙巖體滲流特點 42
3.2節(jié)理裂隙巖體高水壓滲流特性實驗方案及實驗條件 44
3.2.1實驗條件 44
3.2.2實驗方法 46
3.3節(jié)理裂隙巖體高水壓滲流特性試驗結果與分析 51
3.3.1三維應力對裂隙滲流規(guī)律影響的理論分析 51
3.3.2三維應力和滲透水壓對裂隙滲流規(guī)律影響的試驗結果 53
3.3.3試驗結果分析 54
第4章 高水壓底板突水通道形成與動態(tài)演化過程研究 57
4.1采動底板應力場與滲流場耦合分析 57
4.1.1應力場變化特征 57
4.1.2滲流場變化特征 59
4.1.3應力場與滲流場的相互影響 60
4.1.4應力與滲流耦合分析 62
4.2 高水壓底板突水通道形成與動態(tài)演化過程數值模擬研究 63
4.2.1 FLAC3D軟件簡介 63
4.2.2數值模型設計 63
4.2.3模擬方案 65
4.2.4 模擬結果分析 66
4.2.5 萬案模擬結果比較分析 71
4.2.6主要結論 73
第5章 深部采動底板突水主要因素模擬手段與物理模擬試驗系統(tǒng)研發(fā) 74
5.1 試驗系統(tǒng)研發(fā)目的及要求 74
5.1.1試驗系統(tǒng)研發(fā)背景及模擬要求 74
5.1.2試驗系統(tǒng)研發(fā)目的意義及內容 79
5.2物理模擬試驗臺設計 80
5.2.1 相似模擬基本理論 80
5.2.2試驗臺模型簡化設計 83
5.3試驗臺系統(tǒng)結構 86
5.3.1試驗臺及主體結構 86
5.3.2伺服加載系統(tǒng) 90
5.3.3水壓控制系統(tǒng) 91
5.3.4監(jiān)測采集系統(tǒng) 92
5.3.5其他主要輔助設備 94
第6章 新型流固耦合相似模擬材料研制與性能掌控 96
6.1 研發(fā)要求及相似模擬原理 96
6.1.1新型流崮耦合材料要求 96
6.1.2相似模擬原理 97
6.2試驗儀器設備與材料介質的選取 100
6.2.1試驗儀器設備 100
6.2.2相似模擬材料介質選取 103
6.3 新型材料研制及相關力學參數測定 105
6.3.1試驗設計 105
6.3.2新型材料性能測定 108
6.4新型材料性能影響因素分析 119
6.4.1碳酸鈣 119
6.4.2凡士林 120
6.4.3黏土 122
6.4.4其他成分 123
6.5新型材料總結分析 124
6.5.1 新型流固相似模擬材料性能評估 124
6.5.2新型材料性能控制因素 126
6.5.3新型材料優(yōu)缺點 127
第7章 深部高水壓底板突水災變特征物理模擬試驗 128
7.1相似模擬方案及模型設計 128
7.1.1相似準則及理論分析 128
7.1.2橫型設計及基本參數 129
7.1.3 模型制作 132
7.2底板破壞規(guī)律與突水特征分析 134
7.2.1 模型巖體初始應力狀態(tài) 134
7.2.2底板裂隙發(fā)育階段 136
7.2.3突水通道萌生階段 140
7.2.4突水通道演化階段 142
第8章 深部開采斷層活化突水及裂隙擴展的試驗研究 145
8.1 斷層相似材料的研制 145
8.1.1材料的選取分析 145
8.1.2試驗方案設計 146
8.1.3斷層材料對圍巖影響研究 148
8.1.4相似材料膨脹破裂時空過程 149
8.2試驗臺與相似比的選擇 151
8.2.1采動底板突水相似試驗系統(tǒng) 151
8.2.2相似比的確定 155
8.3模型的設計與鋪設 156
8.3.1模型設計 156
8.3.2模型的制作 159
8.4試驗結果與分析 161
8.4.1 模型巖體初始應力狀態(tài) 161
8.4.2斷層裂隙發(fā)育階段 162
8.4.3 突水通道萌生階段 165
8.4.4突水通道演化階段 167
第9章 深部高水壓底板含隱伏構造破壞特征分析 171
9.1 高水壓對裂隙的影響作用分析 171
9.1.1地下水對底板的高壓沖擊破壞 171
9.1.2地下水對底板的高壓擴隙 173
9.2 高水壓對底板破壞災變仿真模擬分析 174
9.2.1模擬分析軟件 174
9.2.2數學模擬模型及方案 175
9.2.3 模擬結果分析 1 77
主要參考文獻 215
編后記 222