诱导条件下节理岩体流变断裂理论与应用研究

论文摘要

统一流变断裂准则，最终形成了诱导条件下节理岩体持续大规模自然崩落判据。 基于FLAC 3D商用软件二次开发技术，本文将自然崩落判据转化为计算机程序，形成了功能较强的诱导条件下节理岩体持续大规模自然崩落模拟系统，并成功地将其应用于金川Ⅲ矿区高应力破碎矿岩条件下岩体自然崩落的数值模拟中，研究了无削帮时不同拉底面积条件对矿岩应力重分布的影响及岩体自然崩落效果，并对矿岩自然崩落速度进行了预测，解决了复杂条件下矿岩流变断裂、自然崩落规律和崩落速度预测的难题，为我国厚大贫矿矿体大规模开采开辟了新的途径，为工程实际提供了科学指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状与进展
• 1.2.1 岩石裂纹扩展研究现状
• 1.2.2 节理岩体流变断裂研究现状
• 1.2.3 自然崩落法研究现状
• 1.3 本文主要研究方法及研究内容
• 第二章 节理岩体概化力学模型
• 2.1 引言
• 2.2 裂纹空间形态及其基本假定
• 2.3 无充填断续节理的受力分析
• 2.4 单一裂纹扩展的概化力学模型
• 2.4.1 裂纹扩展方向
• 2.4.2 起裂准则
• 2.4.3 分支裂纹尖端应力强度因子
• 2.5 密集节理岩体裂纹扩展概化力学模型
• 2.6 小结
• 第三章 岩石亚临界裂纹扩展速率与断裂韧度试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 岩石亚临界裂纹扩展的应力腐蚀机理
• 3.3 双扭试验的基本原理
• 3.4 常位移松弛法双扭试验技术
• 3.4.1 试验装置
• 3.4.2 试件制备
• 3.4.3 试件预裂
• 3.4.4 常位移松弛亚临界裂纹扩展速率测试
• IC测试'>3.4.5 断裂韧度K_IC测试
• 3.5 试验结果分析
• 3.5.1 试验数据处理
• 3.5.2 载荷与位移分析
• I与亚临界裂纹扩展速率v关系'>3.5.3 应力强度因子K_I与亚临界裂纹扩展速率v关系
• 3.5.4 岩石断裂韧度与亚临界裂纹扩展门槛值
• 3.6 小结
• 第四章 岩石粘弹塑应变特性试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 流变试验技术
• 4.2.1 试验装置
• 4.2.2 试件的选取与加工
• 4.2.3 流变试验方案与过程控制
• 4.3 流变试验数据处理
• 4.4 试验结果分析
• 4.4.1 粘弹塑应变特性分析
• 4.4.2 分级增量加载应变率分析
• 4.4.3 蠕变模型拟合与参数确定
• 4.5 小结
• 第五章 节理岩体流变断裂模型
• 5.1 引言
• 5.2 粘弹对应性原理
• 5.3 改进的Burgers蠕变模型
• 5.4 流变断裂类应力强度因子
• 5.5 压剪应力状态下节理岩体流变断裂模型
• 5.5.1 压剪应力状态下裂纹起裂
• 5.5.2 分支裂纹扩展
• 5.6 小结
• 第六章 诱导条件下节理岩体流变断裂自然崩落判据研究
• 6.1 引言
• 6.2 节理岩体裂纹扩展的稳定性分析
• 6.3 多种破坏机制时的统一流变断裂准则
• 6.4 诱导条件下岩体自然崩落判据
• 6.4.1 破坏条件
• 6.4.2 临空面条件
• 6.4.3 平衡条件
• 6.5 诱导条件下岩体持续大规模自然崩落模拟系统的形成
• 6.5.1 自然崩落模拟系统程序简介
• 6.5.2 模拟系统程序设计特点
• 6.5.3 模拟系统程序实现功能
• 6.5.4 程序模块结构流程框图
• 6.6 小结
• 第七章 诱导条件下节理岩体流变断裂数值模拟分析
• 7.1 引言
• 7.2 工程概况
• 7.3 数值模拟计算模型
• 7.3.1 计算模型区域的选取及其离散化
• 7.3.2 计算参数的选取
• 7.3.3 计算方案设计
• 7.4 模拟结果分析与讨论
• 7.4.1 采场地应力分布规律
• 7.4.2 采场位移变化特征
• 7.4.3 无削帮时的崩落速度预测
• 7.4.4 讨论
• 7.5 小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 全文结论
• 8.2 进一步研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间主要研究成果
• 1 发表的学术论文
• 2 主持或参加的科研工作