●目錄
《岩石力學與工程研究著作叢書》序
《岩石力學與工程研究著作叢書》編者的話
前言
章 緒論 1
1.1 研究工作的目的和意義 1
1.2 研究現狀和存在的問題1
1.2.1 岩體建模方法 2
1.2.2 岩體爆破模擬方法 2
1.2.3 岩體位移及沉降模擬方法 3
1.2.4 煤岩自燃模擬方法 5
1.2.5 岩體地震模擬方法 6
1.2.6 衝擊地壓模擬方法 7
1.3 顆粒流理論 9
1.3.1 顆粒流與PFC 3D 9
1.3.2 物理模型 10
1.3.3 接觸模型 11
1.3.4 阻尼模型 16
1.3.5 熱力耦合模型 17
1.3.6 邊界條件施加 18
1.3.7 一般構建過程 18
1.3.8 計算循環實現 19
1.3.9 細觀參數標定 20
1.4 本書主要內容及研究特色 22
參考文獻 22
第2章 岩體建模方法 31
2.1 山地造形方法 31
2.1.1 山形構建方法 32
2.1.2 山形網格構建 32
2.1.3 山形數據處理 33
2.1.4 山形模型構建 33
2.2 下落法構建岩體模型 34
2.2.1 尾礦庫模型構建 35
2.2.2 PFC 3D模型構建 37
2.2.3 下落法建模過程 39
2.2.4 煤堆模型構建 42
2.3 岩體中不整合面構建 43
2.3.1 岩層接觸形式 43
2.3.2 接觸面構造方法 44
2.3.3 接觸面模型構建 45
2.3.4 模擬與結果分析 52
2.4 小結 53
參考文獻 54
第3章 岩體爆破過程模擬 55
3.1 邊坡爆破過程模擬及穩定性分析 55
3.1.1 邊坡模型構建 55
3.1.2 爆炸模型構建 57
3.1.3 模擬與結果分析 59
3.2 放頂爆破方案模擬 64
3.2.1 工程背景 64
3.2.2 采空區模型構建 66
3.2.3 模擬與結果分析 69
3.3 邊坡爆破高度對邊坡穩定性的影響 72
3.3.1 邊坡模型構建 72
3.3.2 模擬與結果分析 73
3.4 邊坡爆破與飛石距離分析 76
3.4.1 爆破方案設置 76
3.4.2 飛石模擬與距離統計分析 77
3.5 厚硬岩層回采處理方案模擬 79
3.5.1 工程背景 79
3.5.2 模型構建 80
3.5.3 模擬與結果分析 81
3.6 爆炸模型改進 84
3.6.1 三維爆炸模型構建 85
3.6.2 模擬與結果分析 87
3.7 小結 92
參考文獻 93
第4章 岩體位移及沉降模擬 95
4.1 充填開采與地面路基沉降模擬 95
4.1.1 岩層模型構建 95
4.1.2 模擬與結果分析 96
4.2 采空區處理方式與上覆路基沉降模擬 100
4.2.13 種方案模型構建 100
4.2.2 模擬與結果分析 101
4.3 岩層錯動與復雜構造岩體破壞 105
4.3.1 工程背景 105
4.3.2 模擬與結果分析 105
4.3.3 很優巷道路徑確定 107
4.4 急傾斜煤層開采模擬 108
4.4.1 開采方案 108
4.4.2 方案模型構建 109
4.4.3 模擬與結果分析 111
4.4.4 岩體加固建議 114
4.5 小結 115
參考文獻 116
第5章 煤岩自燃過程模擬 117
5.1 采空區遺煤發火模擬 117
5.1.1 工程背景 117
5.1.2 遺煤發火細觀模型構建 118
5.1.3 模擬與結果分析 119
5.1.4 模型改進研究 121
5.2 煤堆自燃模擬 122
5.2.1 工程實例 122
5.2.2 氧氣流動模型構建 123
5.2.3 模擬與結果分析 123
5.3 殘煤自燃與礦邊坡穩定性 126
5.3.1 工程實例及模型構建 126
5.3.2 模擬與結果分析 127
5.4 邊坡殘煤自燃溫場確定 130
5.4.1 氧流場及細觀模型構建 130
5.4.2 模擬與結果分析 131
5.5 煤岩自燃與復雜邊坡穩定性 133
5.5.1 自燃模型構建 133
5.5.2 模擬結果分析 134
5.6 小結 136
參考文獻 137
第6章 岩體地震模擬與穩定性 139
6.1 尾礦庫地震穩定性 139
6.1.1 尾礦庫模型構建 139
6.1.2 地震模型構建 139
6.1.3 模擬與結果分析 140
6.2 一般邊坡的地震穩定性 141
6.2.1 工程實例及模型構建 142
6.2.2 模擬與結果分析 143
6.3 順坡裂隙邊坡地震破壞模擬 145
6.3.1 工程背景及模型構建 145
6.3.2 模擬與結果分析 146
6.3.3 地震模擬結果總結 148
6.3.4 治理方案及效果分析 149
6.4 逆坡裂隙邊坡地震破壞 150
6.4.1 模型構建 150
6.4.2 模擬與結果分析 151
6.4.3 與順坡裂隙邊坡破壞的對比 153
6.5 廢棄采空區地震與地表沉降 154
6.5.1 模型構建 154
6.5.2 模擬與結果分析 155
6.6 小結 159
參考文獻 160
第7章 衝擊地壓過程模擬 162
7.1 衝擊地壓細觀過程 162
7.1.1 衝擊地壓與能量理論 162
7.1.2 細觀過程與能量關繫 163
7.2 不同深度衝擊地壓過程 168
7.2.1 衝擊地壓模型構建 168
7.2.2 衝擊地壓過程分析 170
7.3 深度及傾角對衝擊地壓的影響 175
7.3.1 模型構建 176
7.3.2 模擬與結果分析 177
7.4 衝擊地壓特征量數值關繫 180
7.4.1 特征量提取 181
7.4.2 特征量關繫分析 181
7.5 小結 184
參考文獻 185

本書結合礦業工程中發生的一些災害現像，研究其中岩體非連續破壞的定性和定量特征，使用顆粒流理論和方法對這些破壞現像進行模擬和分析。現像包括：岩體地震破壞、岩體爆破、煤岩體自燃、開采過程衝擊地壓等；研究對像包括：尾礦庫、邊坡、巷道、采空區等。主要內容包括：（1）岩體結構建模方法；（2）岩體爆破過程模型研究與應用；（3）岩體位移及沉降模擬與分析；（4）殘煤自燃過程模擬與分析；（5）岩體地震破壞過程模擬與分析；（6）衝擊地壓過程模擬與分析。本書論述了作者研究期間提出的一些描述岩土體非連續破壞過程的模型和方法。

    章緒論
    1.1研究工作的目的和意義
    目前，岩體的災變過程研究取得了較大進展，但也存在明顯問題。
    相似實驗和基於連續性理論的岩體災變過程研究存在先天不足，特別是對非連續性破壞的研究。對於實驗臺，其實驗尺度對結果具有不可忽略的影響，模型難以1:1建立。另外，模型的制作相當耗費人力、財力和時間。為彌補實驗的不足，提出使用模擬對難以制作的模型及難以出現的現像進行分析。對於模擬，基於連續性介質理論的模擬破壞過程也存在一定不符合實際過程的缺點。例如，AN-SYS、FLAC及ADINA等模擬軟件是基於連續介質理論的，一般情況下隻能模擬破壞後的岩體變形，即連續性破壞；不能模擬實際過程中的岩體斷裂、破等