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1 绪论1

1.1 采空区基本概念2

1.1.1 采空区定义和特征2

1.1.2 采空区群的定义和特征3

1.1.3 采空区的类别与特点3

1.2 采空区围岩稳定性理论分析5

1.2.1 矿柱稳定性理论5

1.2.2 顶板稳定性理论6

1.2.3 采空区稳定性评价理论7

1.2.4 研究进展9

1.3 采空区围岩稳定性数值分析10

1.4 采空区围岩稳定性相似试验11

1.4.1 物理相似模拟材料研究12

1.4.2 物理相似模拟实验加载模拟13

1.4.3 物理模拟实验测试方法13

1.5 采空区围岩稳定性监测预警方法14

1.5.1 采空区稳定性监测技术14

1.5.2 采空区失稳预警方法14

2 工程概况与岩石力学特性研究16

2.1 工程概况16

2.2 矿岩力学特性研究17

2.2.1 物理力学试验18

2.2.2 岩体力学参数研究20

2.3 岩石试件声发射试验20

3 采空区围岩破裂失稳物理模型试验设计22

3.1 物理相似模拟试验基本原理22

3.2 物理模型建立23

3.2.1 物理原型选择23

3.2.2 物理模拟相似比23

3.2.3 物理模拟参数设计24

3.3 加载与测试系统25

3.3.1 加载系统25

3.3.2 测试系统27

3.4 监测点布设分析30

3.4.1 声发射测点布设分析30

3.4.2 压力盒与应变测点布设分析34

4 相似材料选择配比与模型制作实施41

4.1 相似材料配比试验41

4.1.1 相似材料选取的一般原则41

4.1.2 相似材料配比正交试验方案设计41

4.1.3 试件制作与力学参数测试43

4.1.4 相似材料力学性能影响因素分析44

4.1.5 材料配比与力学指标关系方程确定及应用47

4.2 相似材料声发射监测适宜参数试验48

4.2.1 试验设备及参数选择48

4.2.2 相似材料单轴压缩变形力学特征49

4.2.3 相似材料单轴压缩声发射特征50

4.3 相似试验模型制作实施53

4.3.1 相似模型制作53

4.3.2 监测设备安装与调试56

4.3.3 试验实施与监测62

5 采空区围岩破裂失稳规律与破坏机制64

5.1 开挖过程中围岩应力应变与声发射演化规律64

5.1.1 不同矿房开挖围岩应力监测分析64

5.1.2 不同矿房开挖围岩位移与应变演化规律66

5.1.3 不同矿房开挖围岩声发射特征分析74

5.2 岩层弱化过程中围岩破裂失稳特征分析93

5.2.1 围岩破裂失稳位移演化特征分析94

5.2.2 岩层弱化过程采空区围岩应力演化规律分析96

5.2.3 围岩破裂失稳与声发射特征分析99

5.3 围岩破裂失稳机理103

5.3.1 围岩损伤阶段103

5.3.2 围岩大变形阶段103

5.3.3 围岩失稳垮塌阶段105

5.4 采空区围岩失稳特征综合分析与稳定性预测方法108

5.4.1 采空区围岩失稳特征综合分析108

5.4.2 采空区围岩稳定性预测预警方法112

6 典型采空区群声发射监测113

6.1 采空区群稳定性监测系统113

6.1.1 监测系统的选择113

6.1.2 声发射监测系统的特点114

6.2 采空区群稳定性监测方案115

6.2.1 监测目标与技术路线115

6.2.2 监测网点确定与布设115

6.2.3 现场安装与调试130

6.3 声发射监测与数据分析132

6.3.1 声发射监测基础参数设定132

6.3.2 波形数据库建立132

6.3.3 典型波形分析134

6.4 采空区安全等级划分与预报预警138

6.4.1 采空区安全等级划分138

6.4.2 预报预警139

参考文献141