應變巖爆實驗力學

目錄
《巖石力學與工程研究著作叢書》序
《巖石力學與工程研究著作叢書》編者的話
前言
第1章緒論 1
1.1 地下工程中的巖爆概況 1
1.2 巖爆基本概念 3
1.2.1 巖爆定義 3
1.2.2 巖爆分類 4
1.3 巖爆理論研究 6
1.3.1 巖爆靜力學研究 6
1.3.2 巖爆動力學研究 8
1.3.3 巖爆準則 9
1.4 巖爆實驗研究現(xiàn)狀 11
1.5 巖爆物理模擬實驗的新進展 13
參考文獻 15
第2章應變巖爆實驗系統(tǒng)與方法 23
2.1 工程現(xiàn)場巖爆特征及演化過程 23
2.1.1 國內(nèi)外工程現(xiàn)場巖爆特征 23
2.1.2 應變巖爆演化過程 27
2.2 應變巖爆實驗系統(tǒng)設(shè)計原理 28
2.2.1 巖爆實驗系統(tǒng)應具備功能 28
2.2.2 圍巖力學行為轉(zhuǎn)化 28
2.2.3 力學行為轉(zhuǎn)化的物理模型 30
2.3 應變巖爆實驗系統(tǒng)組成 31
2.3.1 應變巖爆實驗系統(tǒng) 31
2.3.2 實驗主機系統(tǒng) 33
2.3.3 液壓控制系統(tǒng) 34
2.3.4 力和變形數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 35
2.3.5 聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng) 36
2.3.6 高速圖像記錄系統(tǒng) 40
2.4 應變巖爆實驗方法 41
2.4.1 巖石基本物理力學實驗 41
2.4.2 應變巖爆應力路徑 41
2.4.3 應變巖爆實驗設(shè)計 44
2.4.4 應變巖爆實驗步驟 49
參考文獻 50
第3章應變巖爆實驗分析 53
3.1 應變巖爆實驗影響因素 53
3.1.1 巖石礦物成分 53
3.1.2 巖石結(jié)構(gòu) 54
3.1.3 載荷水平 54
3.1.4 實驗機剛度 56
3.2 應變巖爆實驗分析項目 57
3.3 典型巖石應變巖爆實驗結(jié)果 58
3.3.1 應變巖爆實驗基本參數(shù) 58
3.3.2 應變巖爆實驗設(shè)計 66
3.3.3 應變巖爆實驗特征 68
3.4 不同應力路徑應變巖爆破壞特征 106
3.4.1 應力路徑 107
3.4.2 破壞形態(tài) 108
3.5 應變巖爆破壞過程分析 111
參考文獻 114
第4章應變巖爆聲發(fā)射頻譜分析 116
4.1 聲發(fā)射技術(shù)簡介 116
4.1.1 概述 116
4.1.2 聲發(fā)射原理 119
4.2 應變巖爆聲發(fā)射特征 126
4.2.1 聲發(fā)射儀器及參數(shù) 126
4.2.2 聲發(fā)射信號主頻特征 127
4.2.3 聲發(fā)射參數(shù)特征 136
4.3 應變巖爆微裂紋特征與聲發(fā)射頻譜關(guān)系 153
4.3.1 巖石破壞過程裂紋特征和聲發(fā)射頻譜關(guān)系 153
4.3.2 萊州花崗巖微裂紋與聲發(fā)射頻譜關(guān)系 154
4.3.3 北山花崗巖微裂紋與聲發(fā)射頻譜關(guān)系 169
4.3.4 芙蓉玄武巖微裂紋與聲發(fā)射頻譜關(guān)系 185
參考文獻 201
第5章巖體礦物成分和結(jié)構(gòu)對應變巖爆的影響 204
5.1 黏土礦物含量對應變巖爆的影響 204
5.2 巖體結(jié)構(gòu)與巖石力學行為 209
5.2.1 結(jié)構(gòu)面及其力學特性 209
5.2.2 含層理面巖體的強度特性 211
5.2.3 現(xiàn)場巖爆的巖體結(jié)構(gòu)效應 214
5.3 層狀結(jié)構(gòu)砂巖巖爆實驗設(shè)計 215
5.3.1 砂巖試件的礦物組成 215
5.3.2 砂巖試件的基本力學性質(zhì) 216
5.3.3 受結(jié)構(gòu)面影響的應變巖爆實驗設(shè)計 217
5.4 層狀結(jié)構(gòu)砂巖應變巖爆特征 219
5.4.1 試件結(jié)構(gòu)面與卸載面垂直時實驗結(jié)果 219
5.4.2 試件結(jié)構(gòu)面與卸載面平行時實驗結(jié)果 225
5.4.3 層狀結(jié)構(gòu)砂巖應變巖爆爆坑特征 230
5.4.4 層狀結(jié)構(gòu)砂巖應變巖爆的趨勢 233
參考文獻 233
第6章應變巖爆的巖體剛度效應 235
6.1 巖體剛度的基本概念 235
6.2 巖體剛度效應對巖爆影響的實驗研究 237
6.2.1 應變巖爆實驗設(shè)計 237
6.2.2 不同巖性的巖體剛度效應 238
6.2.3 不同實驗機的巖體剛度效應 240
6.2.4 不同結(jié)構(gòu)面的巖體剛度效應 245
6.3 不同圍巖條件下巖體剛度效應數(shù)值分析 246
6.3.1 顆粒流程序簡介 246
6.3.2 應變巖爆數(shù)值模型 248
6.3.3 不同剛度比條件下的應變巖爆數(shù)值分析 252
6.3.4 剛度比對應變巖爆的影響分析 253
6.4 不同結(jié)構(gòu)面條件下的巖體剛度效應數(shù)值分析 260
6.4.1 單組結(jié)構(gòu)面 260
6.4.2 雙組對稱結(jié)構(gòu)面 267
6.4.3 雙組非對稱結(jié)構(gòu)面 272
6.4.4 結(jié)構(gòu)面特性影響 273
參考文獻 276
第7章應變巖爆的碎屑特征 279
7.1 應變巖爆碎屑分類 279
7.1.1 粒組劃分方法 279
7.1.2 質(zhì)量分布特征 280
7.1.3 尺度特征 295
7.2 應變巖爆碎屑分形特征 301
7.2.1 分形維數(shù)計算方法 301
7.2.2 分形特征分析 302
7.3 層狀結(jié)構(gòu)砂巖巖爆實驗碎屑特征 304
7.3.1 碎屑分組及其質(zhì)量頻率特征 304
7.3.2 碎屑尺度特征 306
7.3.3 微裂紋分形特征 306
7.3.4 卸載面爆坑形態(tài)分形特征 310
7.3.5 應變巖爆破壞程度與分形特征的關(guān)系 313
參考文獻 314
第8章應變巖爆工程實例物理模擬實驗 315
8.1 大屯姚橋煤礦及孔莊煤礦煤巖爆 315
8.1.1 大屯礦區(qū)工程概述 315
8.1.2 巖爆概況 321
8.1.3 巖爆物理模擬實驗 322
8.1.4 巖爆可能性分析 326
8.2 錦屏水電站大理巖巖爆 329
8.2.1 錦屏水電站工程概述 329
8.2.2 巖爆概況 333
8.2.3 巖爆物理模擬實驗 335
8.2.4 巖爆可能性分析 349
8.3 加拿大克瑞頓礦花崗巖及加森礦橄欖巖巖爆 350
8.3.1 巖樣基本情況 350
8.3.2 巖爆物理模擬實驗 353
8.3.3 巖爆可能性分析 369
8.4 意大利大理巖巖爆 371
8.4.1 卡拉拉采石場巖爆現(xiàn)象概述 371
8.4.2 巖爆物理模擬實驗 372
8.4.3 巖爆可能性分析 381
參考文獻 381
索引 383
Contents
Preface to the series of works on rock mechanics and engineering
Editor’s foreword to the series of works on rock mechanics and engineering
Preface
1 Introduction 1
1.1 Survey of rock bursts in underground engineering 1
1.2 General concepts of rock bursts 3
1.2.1 Definition for rock bursts 3
1.2.2 Classification for rock bursts 4
1.3 Rock burst mechanism—the theoretical exploration 6
1.3.1 Statistic analysis 6
1.3.2 Kinetics analysis 8
1.3.3 Criteria for rock bursts 9
1.4 Rock burst mechanism—the experimental investigation 11
1.5 Advances in physical simulation of rock bursts 13
References 15
2 Strainburst testing system and experimental methodology 23
2.1 Characteristics and evolutions of insitu rock bursts 23
2.1.1 Characteristics of insitu rock bursts in domestic and overseas 23
2.1.2 Evolution of strainburst problems 27
2.2 Design principles for strainburst testing system 28
2.2.1 Functions of strainburst testing system 28
2.2.2 Behaviour transition for surrounding rock mass 28
2.2.3 Physical model of the behaviour transition 30
2.3 Constitution for strainburst testing system 31
2.3.1 Overview 31
2.3.2 Experimental host system 33
2.3.3 Hydraulic pressure controlling system 34
2.3.4 Data acquisition system for forces and displacements 35
2.3.5 AE monitoring system 36
2.3.6 High speed digital recording system 40
2.4 Methodology of strainburst tests 41
2.4.1 Tests for physicalmechanical properties of rock specimen 41
2.4.2 Characteristics of stress paths for strainbursts 41
2.4.3 Experiment design for strainbursts 44
2.4.4 Testing procedure for strainbursts 49
References 50
3 Analyses for strainburst tests 53
3.1 Factors influencing strainbursts 53
3.1.1 Mineral composition of rock mass 53
3.1.2 Rock structure 54
3.1.3 Stress level 54
3.1.4 Machine stiffness 56
3.2 Analysis items for strainburst tests 57
3.3 Experiment results of strainbursts on rocks 58
3.3.1 Physicalmechanical prop