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| 編輯推薦： |
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工程建设和资源开采都涉及到对工程岩体状态的改变，工程岩体开挖前处于自然平衡状态，开挖后，其平衡状态被打破，导致应力重新分布，状态不断演化，致使岩体损伤破裂，常表现为大变形或突然破坏等，露采边坡、隧道、地采采空区、巷道等均可发生。 随着资源开采和地下空间工程的深度不断增加，岩爆问题日益突出，岩爆解危与效果评估已经成为深部工程安全施工和工程防灾减灾亟待解决的关键难题。 本书针对工程岩体状态演化及预测，对其机理和试验、监测进行详细阐述，希望为工程岩体的预测预报、岩爆机理、局部解危、转化与控制对策问题的解决提供理论基础与解决方法。
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| 內容簡介： |
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本书针对工程岩体状态演化及预测，分析了岩石系统状态与熵变关系，建立了熵的计算方法及突变判据。运用岩石破裂过程分析（RFPA）分别对不同均质度下的巷道围岩损伤进行了数值模拟，基于垂直临空面方向的位移，揭示了岩爆演化进程及位移前兆；研究了裂隙岩体损伤破裂演化过程的超声波特性并进行了量化预测探讨，建立了基于区间理论的石膏矿矿柱时效稳定的非概率可靠性预测模型，并将此方法应用于工程实例，探讨了部分参数对非概率可靠性指标的敏感性，分析了围岩劈裂裂纹扩展及失稳扩展条件。结合岩爆内因分析，开展了含卸压孔的直墙拱形巷（隧）道花岗岩试样双轴压缩试验，得到其卸压孔解危效应机理。使用离散元软件MatDEM建立了卸压孔劈裂模型并进行双轴压缩，从破裂演化、热量释放及裂隙发育等方面分析不同角度卸压孔劈裂组合的岩爆卸压解危效果并研究其细观机理。本书适合科研院所研究人员、矿业类大学本科生和研究生及矿山企业工程技术和管理人员参考使用。
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| 關於作者： |
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张晓君，山东理工大学，教授，山东理工大学采矿工程专业负责人，矿业工程硕士生导师，中国岩石力学与工程学会工程安全与防护分会理事，中国力学学会会员，采矿与安全工程学报审稿专家，主持完成山东省自然科学基金项目2项（锚杆锚固下深部岩爆倾向巷(隧)道围岩时空演化机理、深部高应力围岩卸荷破裂演化机制研究），参与国家及省部级项目5项，发表《岩石力学与工程学报》、《岩土力学》、《采矿与安全工程学报》等相关领域核心期刊论文30余篇，其中EI检索10篇，以地下工程围岩监测监控为主要领域，授权国家发明专利10项，正在申请中的发明专利3项，转让发明专利2项。
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| 目錄：
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第1章 绪论 001
1.1 研究背景 003
1.2 研究现状 004
1.2.1 工程岩体状态演化及预测 004
1.2.2 岩爆硬岩及卸压孔破裂演化机理 005
1.2.3 硬岩岩爆孕育演化前兆监测及预测 006
第2章 基于应力场熵的岩石系统状态演化分析 009
2.1 岩石系统状态与熵变 011
2.2 岩石系统的应力场熵 012
2.3 算例分析 013
2.3.1 算例描述 013
2.3.2 结果与对比分析 015
小结: 018
第3章 工程岩体损伤演化分析 021
3.1 损伤分析 023
3.2 临界破坏概率 026
3.3 数值试验与分析 026
3.4 均质度与卸荷损伤演化过程及细观拉应力的关系 029
3.5 均质度对跨尺度临界行为的影响规律 030
小结： 036
第4章 露天矿山石材开采岩爆分析 037
4.1 基于岩性的露天矿山石材岩爆分析 039
4.1.1 基于石材矿物成分的分析 039
4.1.2 基于石材力学性质的分析 041
4.2 基于热应力的露天矿山石材岩爆分析 044
小结： 045
第5章 基于位移的岩爆应力松弛试验研究 047
5.1 侧面约束情况下的单轴压缩应力松弛岩爆试验 049
5.1.1 试验装置与方案 049
5.1.2 试验结果与分析 051
5.2 基于垂直临空面方向位移的岩爆探讨 059
小结： 060
第6章 基于图像分析的直墙拱形巷道岩爆片剥试验研究 061
6.1 试验装置与方案 063
6.2 试验结果与分析 064
小结： 075
第7章 工程岩体损伤破裂演化超声波量化预测研究 077
7.1 工程岩体试样损伤破裂演化超声波监测试验 079
7.1.1 试验装置与方案 079
7.1.2 试验结果与超声波波形分析 080
7.2 工程岩体损伤破裂演化超声波量化预测探讨 084
小结： 087
第8章 石膏矿矿柱时效稳定非概率可靠性预测 089
8.1 石膏矿矿柱时效稳定的非概率可靠性度量 091
8.2 石膏矿矿柱时效稳定的非概率可靠性预测模型 092
8.3 实例分析 093
8.4 参数敏感性分析 095
小结： 097
第9章 基于扰动和层间作用的硬岩层爆演化及预测研究 099
9.1 基于扰动和层间作用的硬岩层爆演化及预测研究 101
9.1.1 层爆演化及预测模型建立 101
9.1.2 层爆判据 109
9.2 实例分析 112
小结： 113
第10章 岩爆劈裂压拉比判据及裂纹扩展分析 115
10.1 岩爆劈裂及压拉比判据 117
10.1.1 岩爆劈裂分析 117
10.1.2 压拉比判据 119
10.2 岩爆劈裂裂纹扩展条件 123
10.2.1 裂纹扩展判据 123
10.2.2 劈裂裂纹扩展分析 125
小结： 131
第11章 直墙拱形巷（隧）道岩爆卸压孔解危效应试验研究 133
11.1 试验装置与方案 135
11.2 试验结果与卸压孔解危效应分析 138
11.3 岩爆卸压孔解危效应损伤演化探讨 145
小结： 147
第12章 基于 MatDEM 的岩爆卸压孔劈裂解危效应研究 149
12.1 离散元方法及 MatDEM 软件 151
12.2 基于 MatDEM 的卸压孔劈裂解危效应数值模拟 151
12.2.1 单元接触模型 151
12.2.2 单元接触模型 152
12.3 数值模拟结果与分析 154
12.3.1 破裂演化 154
12.3.2 热量释放 158
12.4 裂隙发育及分布 161
小结： 163
参考文献 164
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| 內容試閱：
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工程建设和资源开采都涉及工程岩体状态的改变。工程岩体开挖前处于自然平衡状态，开挖后，其平衡状态被打破，导致应力重新分布，状态不断演化，致使岩体损伤破裂，常表现为大变形或突然破坏等，露采边坡、隧道、地采采空区、巷道等处均可发生。随着资源开采和地下空间工程的深度不断增加，岩爆问题日益突出，岩爆机理、监测及预测预报问题一直是岩石力学界致力解决的关键科学问题和技术难题。施工卸压孔是岩爆防控中常用的局部解危技术，其对资源开采和地下空间开发具有非常重要的工程意义。目前针对卸压孔解危效果及解危机理还有待进一步研究和提升，岩爆解危与效果评估已经成为深部工程安全施工和工程防灾减灾亟待解决的关键难题。
工程岩体开挖过程中，其状态不断演化，岩爆是硬脆性完整围岩突然的、猛烈的脆性破坏形式。非线性科学理论，如耗散结构理论、突变论及非线性动力学等是研究岩石非线性系统问题的有力工具。世界上对岩爆进行有组织的系统研究始于20世纪50年代，南非、波兰、加拿大和苏联等国在岩爆机理研究、预测预报和防治手段等方面取得了较大进展。1977年，国际岩石力学局成立了专门的岩爆研究组。在我国，对岩爆的研究是从20世纪60年代开始的，近年来，几乎所有的大型岩石力学学术会议都有岩爆研究专题。北京香山科学会议、中国科协学术沙龙也专门针对岩爆开展过探讨。防护工程专家、中国工程院院士钱七虎在第十三届全国岩石动力学会学术会议后接受《中国科学报》记者采访时指出，当前我国的岩石动力学已经取得丰硕成果，在岩爆预测预报方面取得重要进展。2019年，“陈宗基讲座”暨岩爆孕育机制、预测模型与灾害控制高端论坛在沈阳召开。冯夏庭教授作为“陈宗基讲座”第十讲的主讲人作了“岩爆孕育过程研究”的精彩报告。
本书针对工程岩体状态演化及预测开展研究，研究成果将为工程岩体的预测预报、岩爆机理、局部解危、转化与控制对策问题的解决提供基础。全书共分12章：第1章介绍了工程岩体状态演化及预测研究背景和现状；第2章介绍了基于应力场熵的岩石系统状态演化分析；第3章介绍了工程岩体损伤演化分析；第4章介绍了露天矿山石材开采岩爆分析；第5章介绍了基于位移的岩爆应力松弛试验研究；第6章介绍了基于图像分析的直墙拱形巷道岩爆片剥试验研究；第7章介绍了工程岩体损伤破裂演化超声波量化预测研究；第8章介绍了石膏矿矿柱时效稳定非概率可靠性预测；第9章介绍了基于扰动和层间作用的硬岩层爆演化及预测研究；第10章介绍了岩爆劈裂压拉比判据及裂纹扩展分析；第11章介绍了直墙拱形巷（隧）道岩爆卸压孔解危效应试验研究；第12章介绍了基于MatDEM的岩爆卸压孔劈裂解危效应研究等。
本书是在山东省自然科学基金项目“深部高应力围岩卸荷破裂演化机制研究（Y2008F51）”“锚杆锚固下深部岩爆倾向巷（隧）道围岩时空演化机理（ZR2015EL016）”“扰动流变耦合作用对地下采空区长期稳定性影响机制研究（ZR2016EL06）”“硬岩岩爆卸压孔劈裂局部解危机理及效果评估研究（ZR2020ME098）”的研究基础上撰写的。在编写过程中，得到了山东理工大学的大力资助，在此表示衷心的感谢。
由于时间原因及作者水平所限，书中难免有不足之处，敬请同行专家和广大读者批评指正。
山东理工大学
张晓君
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