礦山巖石力學若干測試技術及其分析方法

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1 光彈性應力計

1.1 基本構造與測量原理

1.2 測孔布置與安裝

1.3 觀測與記錄

1.4 光彈性應力計率定試驗的數(shù)值模擬

1.4.1 模型的建立

1.4.2 計算結果分析

1.4.3 條紋級數(shù)等值線與云紋圖

1.5 基于Matlab的條紋圖像處理與識別

1.5.1 圖像處理

1.5.2 圖像特征提取

1.5.3 圖像識別

2 光彈性應力計監(jiān)測結果分析方法

2.1 穩(wěn)定性等級與關鍵承載點

2.1.1 相似性度量

2.1.2 FCM聚類算法

2.1.3 參數(shù)的選取

2.1.4 聚類有效性檢驗

2.1.5 穩(wěn)定性等級與關鍵承載點的確定

2.2 用應力增量進行礦柱穩(wěn)定性分析

2.2.1 礦柱強度與平均應力

2.2.2 極限狀態(tài)方程與分析

3 光彈性應力計監(jiān)測工程應用實例

3.1 工程實例一

3.1.1 測點布置與監(jiān)測結果

3.1.2 結果分析

3.2 工程實例二

3.2.1 測點布置與監(jiān)測結果

3.2.2 結果分析

4 聲波測試

4.1 概述

4.1.1 基本原理

4.1.2 換能器布置與工程應用

4.2 巖石聲速與其損傷及聲發(fā)射關系

4.2.1 研究意義

4.2.2 公式的建立與分析

4.2.3 單軸壓縮全程聲波測試試驗

4.2.4 巖石聲速與Ka1ser點的關系

4.2.5 巖體穩(wěn)定性簡易判斷法

4.3 材料聲速與其強度的關系

4.3.1 巖體聲速與其抗壓強度的關系

4.3.2 充填材料聲速與其抗壓強度的關系

5 聲波測試分析礦柱穩(wěn)定性

5.1 礦柱波速變化及其分布特點

5.1.1 礦柱波速變化與壓力的關系

5.1.2 礦柱波速分布特點

5.2 礦柱穩(wěn)定性模糊推理系統(tǒng)的建立

5.2.1 采用模糊推理的原因及依據(jù)

5.2.2 模糊推理系統(tǒng)的建立

6 聲波測試在工程中應用實例

6.1 工程實例

6.1.1 聲波監(jiān)測點布置與監(jiān)測結果

6.1.2 模糊推理結果與分析

6.2 工程實例二

6.2.1 保護墩穩(wěn)定性簡易判斷法與結果分析

6.2.2 保護墩穩(wěn)定性分析

6.3 工程實例三

6.3.1 充填體強度測試

6.3.2 測試結果與分析

7 地應力測量

7.1 概述

7.2 巖石聲發(fā)射Kaiser效應測量地應力若干研究

7.2.1 研究意義

7.2.2 小波基與閾值的確定

7.2.3 小波去噪試驗與結果分析

7.2.4 Kaiser點信號能量特征

7.2.5 信號頻譜分析

7.2.6 Kaiser點信號分形特征

7.3 最大主應力與圍巖性質關系的識別

7.3.1 計算與識別方法

7.3.2 工程實例

8 位移、應變、壓力等現(xiàn)場監(jiān)測

8.1 位移監(jiān)測

8.1.1 常用儀器及用途

8.1.2 工程實例

8.2 應變監(jiān)測

8.2.1 常用儀器及用途

8.2.2 工程實例

8.3 拉、壓力的監(jiān)測

8.3.1 液壓枕

8.3.2 壓力計

8.3.3 鋼筋測力計

9 結構面調(diào)查、測量結果定量分析巖體穩(wěn)定性方法

9.1 概述

9.1.1 結構面調(diào)查、測量的重要性

9.1.2 調(diào)查、測量及分析方法

9.2 巖體節(jié)理面延展性的概率分析

9.2.1 節(jié)理跡長的概率分布特征

9.2.2 節(jié)理面延展性概率密度函數(shù)的建立

9.3 節(jié)理面構成塊體的概率公式及其工程應用

9.3.1 公式的建立與分析

9.3.2 工程實例

9.4 大型結構面構成塊體穩(wěn)定性可靠性分析及其工程應用

9.4.1 問題的提出

9.4.2 不確定性因素與模糊概率測度

9.4.3 工程實例

參考文獻

巖體的聲發(fā)射與微震現(xiàn)象是20世紀30年代末由美國L.阿伯特及W.L.杜瓦爾發(fā)現(xiàn)的。世界各國逐漸把聲發(fā)射與微震技術作為一種監(jiān)測預警手段，確保地下工程及礦井生產(chǎn)安全。國內(nèi)外大量研究資料表明，巖體在破壞之前，必然持續(xù)一段時間以聲的形式釋放積蓄的能量，這種能量釋放的強度，隨著結構臨近失穩(wěn)而變化，每一個聲發(fā)射與微震都包含著巖體內(nèi)部狀態(tài)變化的豐富信息，對接收到的信號進行處理、分析，可作為評價巖體穩(wěn)定性的依據(jù)。因此，可以利用PXAE02巖體聲發(fā)射與微震的這一特點，對巖體的穩(wěn)定性進行監(jiān)測，從而預報巖體塌方、冒頂、片幫、滑坡和巖爆等地壓現(xiàn)象。室內(nèi)研究表明，當對巖石試件增加負荷時，可觀測到試件在破壞前的聲發(fā)射與微震次數(shù)急劇增加，幾乎所有的巖石當負荷加到其破壞強度的60%時，會出現(xiàn)聲發(fā)射與微震現(xiàn)象，其中有的巖石即使負荷加到其破壞強度的20%，也可發(fā)生這種現(xiàn)象。PXAE02巖體聲發(fā)射儀通過監(jiān)測事件變化率和能率變化來監(jiān)測巖體狀態(tài)的變化速度，從而對巖體結構穩(wěn)定性進行評價和預警。

《礦山巖石力學若干測試技術及其分析方法》針對礦山巖石力學測試中的光彈性應力監(jiān)測、聲波測試、聲發(fā)射測量地應力、巖體結構面調(diào)查、測量及位移、應變等現(xiàn)場監(jiān)測技術與分析方法中存在的問題，結合大量實驗室和現(xiàn)場試驗，力求通過測試、監(jiān)測結果結合研究對象具體特點，發(fā)展能夠揭示研究對象的內(nèi)在機理和規(guī)律的分析方法。對光測、聲測部分從理論上進行了較深入的探討，并系統(tǒng)介紹了相應的分析方法。對巖體結構面調(diào)查、測量方面著重從理論上闡述了相應的分析方法，對位移、應變等現(xiàn)場監(jiān)測部分著重從工程應用的角度論述了監(jiān)測結果分析對工程實際指導價值。

《礦山巖石力學若干測試技術及其分析方法》可作為采礦工程、巖土工程領域從事測試、監(jiān)測科研人員的參考用書，也可以作為相關專業(yè)研究生的學習教材或參考用書。