深部巷道圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測物理模擬實驗方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 物理模擬實驗方法概述 1
1.1.1 相似理論與模擬實驗 1
1.1.2 相似三定理 2
1.1.3 相似準則的導出方法 3
1.2 數(shù)值模擬方法概述 4
1.2.1 有限元法 4
1.2.2 有限差分法 5
1.2.3 邊界元法 5
1.2.4 無界元法 6
1.2.5 離散元法 6
1.2.6 剛體節(jié)理元法 6
1.2.7 流形元法 7
1.3 巷道圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測技術簡介 7
1.3.1 位移監(jiān)測 7
1.3.2 微地震監(jiān)測 8
1.3.3 電磁輻射監(jiān)測 8
1.3.4 錨桿受力監(jiān)測 8
1.3.5 多方法集成監(jiān)測 8
1.4 小結與討論 8
第2章 相似材料模擬實驗 11
2.1 相似理論 11
2.1.1 相似及相似條件 11
2.1.2 量綱分析法(π定律) 17
2.1.3 單值條件 19
2.2 相似材料與相似比 20
2.2.1 相似材料模擬實驗 20
2.2.2 物理相似及相似比的選擇 21
2.3 荷載模擬與加載系統(tǒng) 22
2.4 量測系統(tǒng) 23
第3章 傳感器與實驗測量技術 25
3.1 電容式傳感器、壓電式傳感器和壓磁式傳感器 25
3.1.1 電容式傳感器 25
3.1.2 壓電式傳感器 26
3.1.3 壓磁式傳感器 28
3.2 電阻應變片和應變儀 30
3.2.1 電阻應變片 30
3.2.2 應變儀 37
3.3 數(shù)字圖像相關測位移技術 41
3.3.1 數(shù)字圖像相關理論簡介 41
3.3.2 技術要點簡介 43
第4章 實驗數(shù)據(jù)處理技術 45
4.1 測量誤差 45
4.1.1 誤差分類 45
4.1.2 精密度、準確度和精度 46
4.2 單隨機變量的數(shù)據(jù)處理 47
4.2.1 誤差估計 47
4.2.2 誤差的分布規(guī)律 49
4.2.3 可疑數(shù)據(jù)的舍棄 50
4.2.4 處理結果的表示 51
4.3 多變量數(shù)據(jù)的處理 53
4.3.1 一元線性回歸 54
4.3.2 可線性化的非線性 56
4.3.3 多元線性回歸 57
4.3.4 多項式回歸 60
第5章 離散元數(shù)值實驗法 62
5.1 離散元法概述 62
5.1.1 離散元法的發(fā)展歷史 62
5.1.2 離散元法的發(fā)展現(xiàn)狀 63
5.1.3 離散元法的基本思路 64
5.2 塊體離散元法 65
5.2.1 多邊形單元離散元法 65
5.2.2 多面體單元離散元法 67
5.3 塊體離散元模擬軟件簡介 78
5.3.1 UDEC和3DEC簡介 78
5.3.2 UDEC和3DEC的基本特點 79
5.3.3 UDEC和3DEC的功能優(yōu)勢 79
第6章 巷道圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測技術 81
6.1 位移監(jiān)測 81
6.2 微地震監(jiān)測 81
6.3 電磁輻射監(jiān)測 83
6.4 錨桿受力監(jiān)測 83
6.4.1 錨桿(索)支護力基礎預警指標 84
6.4.2 錨桿(索)支護異常傾向識別指標 84
6.5 多參量信息監(jiān)測 85
第7章 深部層狀巷道圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測相似模型實驗 87
7.1 工程背景與實驗系統(tǒng) 87
7.1.1 工程背景 87
7.1.2 實驗系統(tǒng) 88
7.2 相似參數(shù)與相似材料 90
7.2.1 相似準則 90
7.2.2 相似參數(shù) 91
7.2.3 相似材料 92
7.3 模型實驗監(jiān)測方案 94
7.3.1 小型恒阻大變形錨桿(索)受力監(jiān)測 94
7.3.2 數(shù)字圖像相關技術表面位移監(jiān)測 102
7.3.3 應變片應變監(jiān)測 104
7.4 模型實驗過程 105
7.4.1 模型體設計與構建 105
7.4.2 物理模型實驗加載方案 108
第8章 深部層狀巷道圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測相似模擬實驗結果 112
8.1 位移場演變分析 112
8.1.1 模型加載階段水平位移場 112
8.1.2 模型加載階段豎向位移場 114
8.1.3 模型破壞階段位移場演化 116
8.2 關鍵點位移與應變特征分析 117
8.2.1 表面位移 117
8.2.2 內(nèi)部應變 120
8.3 錨桿受力監(jiān)測曲線特征分析 124
8.3.1 錨桿受力監(jiān)測曲線 124
8.3.2 錨桿受力與變形監(jiān)測曲線對比分析 126
第9章 錨桿(索)受力監(jiān)測隨巖層變化離散元模擬 128
9.1 深部層狀巖體數(shù)值模型構建 128
9.1.1 模型條件 128
9.1.2 恒阻大變形錨桿(索)模擬 129
9.2 不同巖層傾角數(shù)值模擬 133
9.2.1 0°巖層數(shù)值模擬 134
9.2.2 15°巖層數(shù)值模擬 136
9.2.3 30°巖層數(shù)值模擬 139
9.2.4 45°巖層數(shù)值模擬 142
9.2.5 60°巖層數(shù)值模擬 145
9.2.6 75°巖層數(shù)值模擬 148
9.2.7 90°巖層數(shù)值模擬 151
9.3 巖層傾角變化對監(jiān)測結果的影響 154
9.4 小結與討論 156
主要參考文獻 157