隨著地下開(kāi)采不斷向深度發(fā)展,較高的初始地應(yīng)力和爆破動(dòng)力疊加產(chǎn)生了較高的應(yīng)力環(huán)境,在這種環(huán)境下出現(xiàn)了圍巖壓力加劇、巖爆頻發(fā)、工程頻繁失穩(wěn)、圍巖分區(qū)破裂的問(wèn)題。同時(shí),巷道作為地下工程的重要組成部分,其安全穩(wěn)定在礦山生產(chǎn)中至關(guān)重要。在這一背景下,如何進(jìn)行地下巷道的損傷范圍控制,如何對(duì)巷道進(jìn)行合理科學(xué)的支護(hù)成為地下工程研究的重要課題,本文以福建省紫金山金銅礦為例,采用理論分析、數(shù)值模擬和室外試驗(yàn)的方法對(duì)深部巷道在爆破影響下的損傷機(jī)理及影響范圍進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:在理論研究方面,首先對(duì)當(dāng)前的損傷理論成果進(jìn)行分析,選取了KUS損傷理論模型作為基本損傷模型;對(duì)高應(yīng)力下巖體的斷裂損傷演化機(jī)理進(jìn)行了研究,獲得了損傷的裂紋分布理論模型;對(duì)裂紋在爆破荷載和地應(yīng)力形成的動(dòng)靜耦合環(huán)境中的斷裂機(jī)理進(jìn)行了研究,提出了裂紋斷裂的廣義模型;通過(guò)流體力學(xué)原理和斷裂力學(xué)原理分別研究了巖體爆破的應(yīng)力分布情況和振動(dòng)速度與應(yīng)力的關(guān)系模型;以巖體的聲速判據(jù)為基礎(chǔ)獲得了巖體的損傷閾值,獲得了巷道的損傷范圍計(jì)算模型并最終確定了發(fā)生損傷的臨界爆破荷載和臨界振動(dòng)速度。在數(shù)值模擬方面,按照與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)]:1的比例建立了地下采場(chǎng)爆... 

【文章頁(yè)數(shù)】：113 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 深部定義的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 巖體損傷定義的研究現(xiàn)狀
            1.2.2.1 按照巖體承載面積定義
            1.2.2.2 按照巖體彈性模量定義
            1.2.2.3 損傷的演化方程
        1.2.3 巖石爆破機(jī)理的研究現(xiàn)狀
            1.2.3.1 彈性理論模型
            1.2.3.2 斷裂理論模型
            1.2.3.3 損傷理論模型
        1.2.4 爆破損傷安全判據(jù)的研究現(xiàn)狀
            1.2.4.1 聲波速度變化判據(jù)
            1.2.4.2 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度判據(jù)
            1.2.4.3 薩道夫斯基安全判據(jù)
        1.2.5 深部巖體爆破的研究現(xiàn)狀
            1.2.5.1 理論研究方面
            1.2.5.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方面
            1.2.5.3 數(shù)值模擬方面
    1.3 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)
        1.3.2 擬解決問(wèn)題
        1.3.3 研究路線
            1.3.3.1 理論研究方面
            1.3.3.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方面
            1.3.3.3 數(shù)值模擬方面
    1.4 創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 爆破作用下深部巖體的斷裂損傷機(jī)制
    2.1 引言
    2.2 巖體的斷裂損傷演化機(jī)理
    2.3 巖體斷裂機(jī)理研究
        2.3.1 耦合應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算
        2.3.2 拉剪型斷裂
            2.3.2.1 拉剪斷裂分析
            2.3.2.2 拉剪型擴(kuò)展分析
        2.3.3 壓剪型斷裂
            2.3.3.1 壓剪斷裂分析
            2.3.3.2 壓剪型擴(kuò)展分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 深部巷道損傷范圍的研究
    3.1 引言
    3.2 損傷閾值的確定
    3.3 臨界裂紋平均半徑的確定
        3.3.1 礦山地質(zhì)情況和爆破參數(shù)
        3.3.2 臨界裂紋平均半徑的計(jì)算
    3.4 巖體爆破的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律
        3.4.1 爆破應(yīng)力分布規(guī)律
        3.4.2 振動(dòng)速度與爆破應(yīng)力關(guān)系模型
    3.5 損傷范圍的計(jì)算模型
    3.6 損傷范圍的確定
    3.7 損傷的振動(dòng)速度判據(jù)
    3.8 本章小結(jié)
第四章 采場(chǎng)爆破的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)值模擬
    4.1 爆破振動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)
        4.1.1 測(cè)試原理及測(cè)試儀器選擇
            4.1.1.1 振動(dòng)測(cè)試原理
            4.1.1.2 測(cè)試儀器選擇
        4.1.2 礦山地下開(kāi)采方案
        4.1.3 監(jiān)測(cè)方法及測(cè)量結(jié)果
    4.2 采場(chǎng)爆破的數(shù)值模擬
        4.2.1 基本算法原理
            4.2.1.1 坐標(biāo)描述
            4.2.1.2 質(zhì)量方程
            4.2.1.3 動(dòng)量方程
            4.2.1.4 能量方程
            4.2.1.5 邊界條件
        4.2.2 本構(gòu)模型選取及設(shè)定
            4.2.2.1 基本算法的選取
            4.2.2.2 巖體模型
            4.2.2.3 炸藥模型
            4.2.2.4 邊界條件
        4.2.3 計(jì)算模型建立
            4.2.3.1 幾何模型
            4.2.3.2 網(wǎng)格劃分
            4.2.3.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)定
        4.2.4 模擬合理性評(píng)估
            4.2.4.1 模擬結(jié)果與理論計(jì)算對(duì)比
            4.2.4.2 模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)比
        4.2.5 模擬結(jié)果分析
            4.2.5.1 圍巖損傷范圍
            4.2.5.2 巷道輪廓面的應(yīng)力分布情況
            4.2.5.3 巷道損傷范圍
            4.2.5.4 振動(dòng)與應(yīng)力的關(guān)系模型
            4.2.5.5 損傷的振動(dòng)速度判據(jù)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 爆破荷載下的巷道模型試驗(yàn)
    5.1 引言
    5.2 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理
        5.2.1 相似基本原理
            5.2.1.1 相似第一定理
            5.2.1.2 相似第二定律
            5.2.1.3 相似第三定律
        5.2.2 爆破相似參數(shù)
            5.2.2.1 幾何參數(shù)相似
            5.2.2.2 材料參數(shù)相似
            5.2.2.3 動(dòng)力參數(shù)相似
    5.3 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
        5.3.1 試驗(yàn)儀器選擇
        5.3.2 應(yīng)力檢測(cè)原理
        5.3.3 應(yīng)力分析原理
    5.4 模型試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        5.4.1 模型尺寸及巷道設(shè)置
        5.4.2 測(cè)試點(diǎn)布置
    5.5 模型制作
        5.5.1 應(yīng)變磚制作
        5.5.2 巷道模型制作
        5.5.3 混凝土模型澆筑
    5.6 試驗(yàn)結(jié)果分析
        5.6.1 振動(dòng)與應(yīng)力關(guān)系模型
        5.6.2 損傷范圍計(jì)算模型的驗(yàn)證
        5.6.3 巷道圍巖應(yīng)力分布
    5.7 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)介
在讀期間已發(fā)表和錄用的論文
在讀期間參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]加卸載條件下石英巖蠕變–滲流耦合規(guī)律試驗(yàn)研究[J]. 江宗斌,姜諳男,李宏,王善勇.  巖土工程學(xué)報(bào). 2017(10)
[3]《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）已發(fā)布[J]. 宋文峰,何平成.  工程爆破. 2015(01)
[4]爆破作用下凍結(jié)巖壁損傷評(píng)價(jià)的模型試驗(yàn)研究[J]. 單仁亮,宋立偉,白瑤,宋永威,李仲力,魏龍飛,曹建洋.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(10)
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[10]滲透水壓作用下類巖石材料張開(kāi)型裂紋啟裂特性研究[J]. 李夕兵,賀顯群,陳紅江.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2012(07)

博士論文
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碩士論文
[1]動(dòng)靜載荷耦合作用下的巷道圍巖損傷特征研究[D]. 潘城.安徽理工大學(xué) 2016
[2]高應(yīng)力巖體爆破作用效果的數(shù)值模擬[D]. 李瑩.東北大學(xué) 2013
[3]高應(yīng)力巷道圍巖損傷研究[D]. 許愛(ài)平.武漢理工大學(xué) 2013
[4]云南某露天礦東采區(qū)邊坡巖體力學(xué)參數(shù)取值研究[D]. 楊澤.昆明理工大學(xué) 2010
[5]爆破荷載下隧道圍巖的損傷分析[D]. 劉禮標(biāo).重慶交通大學(xué) 2009
[6]爆炸載荷作用下裂隙巖體的損傷特性研究[D]. 莊新?tīng)t.安徽理工大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3679992