矿山采动岩体稳定性智能监测、表征及预警
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作者杨天鸿[等]著
出版社冶金工业出版社
ISBN9787502497026
出版时间2023-07
装帧平装
开本其他
定价128元
货号15565610
上书时间2024-12-31
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目录
0绪论...PAGEREF_Toc79482738 \h1 0.1研究背景与研究意义...PAGEREF_Toc79482739 \h1 0.2国内外研究现状PAGEREF_Toc79482740 \h2 0.2.1工程岩体稳定性监测技术...PAGEREF_Toc79482741 \h2 0.2.2微震监测技术研究进展...PAGEREF_Toc79482742 \h3 0.2.3工程岩体裂隙表征方法研究...PAGEREF _Toc79482743\h8 0.2.4工程岩体失稳预测预警方法...PAGEREF_Toc79482744 \h11 0.3本书的主要研究内容...PAGEREF_Toc79482745 \h15 参考文献PAGEREF_Toc79482746 \h15 第1章矿山采动岩体微震数字信号处理技术...PAGEREF_Toc79482747 \h23 1.1数字信号原理PAGEREF_Toc79482748 \h23 1.1.1信号采样...PAGEREF_Toc79482749 \h24 1.1.2几种重要的函数和信号...PAGEREF_Toc79482750 \h26 1.1.3信号的基本运算...PAGEREF_Toc79482751 \h31 1.2微震信号去噪与数字滤波器设计...PAGEREF_Toc79482752 \h38 1.2.1时域滤波...PAGEREF_Toc79482753 \h39 1.2.2理想频域滤波...PAGEREF_Toc79482754 \h39 1.2.3巴特沃斯IIR低通滤波器...PAGEREF_Toc79482755 \h40 1.3微震信号到时自动拾取...PAGEREF_Toc79482756 \h42 1.3.1包络线阈值法...PAGEREF_Toc79482757 \h42 1.3.2长短时窗均值比法(STALTA)PAGEREF_Toc79482758 \h43 1.3.3时间序列自回归模型法(AR-AIC)PAGEREF_Toc79482759 \h44 1.3.4耗散阻尼能法...PAGEREF_Toc79482760 \h47 1.4微震信号的时、频参数...PAGEREF_Toc79482761 \h51 1.4.1微震信号时域参数...PAGEREF_Toc79482762 \h51 1.4.2微震信号频域参数...PAGEREF_Toc79482763 \h52 1.5传感器阵列排布分析...PAGEREF_Toc79482764 \h54 1.5.1误差空间估算...PAGEREF_Toc79482765 \h55 1.5.2系统敏感度估算...PAGEREF_Toc79482766 \h59 1.6微震事件定位算法PAGEREF_Toc79482767 \h64 1.6.1最小二乘法...PAGEREF_Toc79482768 \h64 1.6.2盖格算法...PAGEREF_Toc79482769 \h64 1.6.3主事件定位法...PAGEREF_Toc79482770 \h65 1.6.4双差定位法...PAGEREF_Toc79482771 \h66 1.6.5定位效果的试验对比...PAGEREF_Toc79482772 \h70 参考文献PAGEREF_Toc79482773 \h72 第2章基于微震监测的岩体破裂机制分析理论与方法...PAGEREF_Toc79482774 \h75 2.1岩石破裂源矩张量理论...PAGEREF_Toc79482775 \h75 2.2岩体破裂震源模型及破裂类型划分...PAGEREF_Toc79482776 \h83 2.2.1岩体破裂震源模型...PAGEREF _Toc79482777\h83 2.2.2岩体破裂类型划分...PAGEREF_Toc79482778 \h88 2.3基于多通道奇异谱分析的矩张量反演...PAGEREF_Toc79482779 \h91 2.3.1奇异谱分析的基本原理...PAGEREF_Toc79482780 \h92 2.3.2 MSSA与混合矩张量联合反演...PAGEREF_Toc79482781 \h102 参考文献PAGEREF_Toc79482782 \h107 第3章矿山采动岩体微震事件的震源参数计算理论与方法...PAGEREF_Toc79482783 \h114 3.1微震源的辐射花样PAGEREF_Toc79482784 \h114 3.2微震源辐射能量量化方法...PAGEREF_Toc79482785 \h117 3.3岩体破裂尺度的量化方法...PAGEREF_Toc79482786 \h119 3.3.1传统岩体破裂尺度量化模型...PAGEREF_Toc79482787 \h119 3.3.2考虑破裂面表面能的岩体破裂尺度量化模型...PAGEREF_Toc79482788 \h120 3.4破裂面位错及开度的量化方法...PAGEREF_Toc79482789 \h123 参考文献PAGEREF_Toc79482790 \h125 第4章微震派生裂隙网络模型构建及矿山围岩损伤渗流通道识别方法...PAGEREF_Toc79482791 \h126 4.1岩体破裂震源机制与应力的关系...PAGEREF_Toc79482792 \h127 4.2主应力已知条件下的裂隙识别...PAGEREF_Toc79482793 \h128 4.2.1剪切破裂机制下的裂隙识别准则...PAGEREF_Toc79482794 \h128 4.2.2张拉破裂机制下的裂隙识别准则...PAGEREF_Toc79482795 \h130 4.2.3压缩破裂机制下的裂隙识别准则...PAGEREF_Toc79482796 \h131 4.3主应力未知条件下的裂隙识别...PAGEREF_Toc79482797 \h132 4.3.1剪切破裂机制下的主应力反演...PAGEREF_Toc79482798 \h132 5.3.2多种破裂机制下的主应力反演...PAGEREF_Toc79482799 \h133 5.3.3算法实现...PAGEREF_Toc79482800 \h134 4.4微震派生裂隙渗流网络模型构建...PAGEREF _Toc79482801\h135 5.4.1微震派生裂隙空间关系判断...PAGEREF_Toc79482802 \h135 4.4.2微震派生裂隙网络模型图结构概化...PAGEREF_Toc79482803 \h137 4.4.3微震派生裂隙网络模型渗流路径识别...PAGEREF_Toc79482804 \h139 4.5微震派生裂隙渗流网络模型渗流计算...PAGEREF_Toc79482805 \h142 4.6微震派生裂隙渗流网络模型主通道识别...PAGEREF_Toc79482806 \h144 4.7工程案例验证PAGEREF_Toc79482807 \h146 4.7.1张马屯铁矿帷幕突水工程背景...PAGEREF_Toc79482808 \h146 5.7.2微震数据...PAGEREF_Toc79482809 \h147 4.7.3渗流通道识别...PAGEREF_Toc79482810 \h148 参考文献PAGEREF_Toc79482811 \h151 第5章基于微震数据与数值模拟的矿山岩体损伤演化动态表征方法...PAGEREF_Toc79482812 \h153 5.1引言PAGEREF_Toc79482813 \h153 5.2基于微震辐射能的岩体损伤模型建立...PAGEREF_Toc79482814 \h155 5.2.1考虑损伤的各向同性可释放应变能...PAGEREF_Toc79482815 \h155 5.2.2震源参数选取...PAGEREF_Toc79482816 \h158 5.2.3损伤模型建立...PAGEREF_Toc79482817 \h159 5.3基于多微震参数的岩体损伤模型建立...PAGEREF_Toc79482818 \h160 5.3.1震源参数与岩体内部损伤演化关系...PAGEREF_Toc79482819 \h161 5.3.2损伤模型建立...PAGEREF_Toc79482820 \h162 5.4基于微震派生裂隙的损伤模型建立...PAGEREF_Toc79482821 \h164 参考文献PAGEREF_Toc79482822 \h166 第6章石人沟铁矿围岩损伤智能监测及预警指标体系研究...PAGEREF_Toc79482823 \h169 6.1工程概况及微震监测系统...PAGEREF_Toc79482824 \h169 6.1.1工程概况...PAGEREF_Toc79482825 \h169 6.1.2结构面调查...PAGEREF_Toc79482826 \h171 6.1.3微震监测系统建立...PAGEREF_Toc79482827 \h172 6.2基于微震参数的围岩损伤过程分析...PAGEREF _Toc79482828\h174 6.2.1震源参数时间演化规律...PAGEREF_Toc79482829 \h175 6.2.2震源参数空间演化规律...PAGEREF_Toc79482830 \h176 6.3围岩破裂机制分析PAGEREF_Toc79482831 \h179 6.4微震派生裂隙网络模型构建...PAGEREF _Toc79482832\h181 6.5围岩渗透特性分析PAGEREF_Toc79482833 \h183 6.5.1考虑微震派生裂隙的渗透率张量计算方法...PAGEREF_Toc79482834 \h183 6.5.2围岩渗透率分析...PAGEREF_Toc79482835 \h185 6.5.3围岩渗透率张量分析...PAGEREF_Toc79482836 \h187 6.6渗流通道形成过程分析...PAGEREF _Toc79482837\h190 6.6.1渗流通道形成过程及水压力分布...PAGEREF_Toc79482838 \h191 6.6.2渗流主通道分析...PAGEREF_Toc79482839 \h193 6.7数值模型建立及关联系数求解...PAGEREF_Toc79482840 \h195 6.7.1数值模型建立...PAGEREF _Toc79482841\h196 6.7.2关联系数求解...PAGEREF_Toc79482842 \h197 6.8基于损伤模型的围岩损伤演化过程分析...PAGEREF_Toc79482843 \h198 6.8.1损伤系数演化过程分析...PAGEREF_Toc79482844 \h198 6.8.2损伤张量演化过程分析...PAGEREF_Toc79482845 \h200 6.9围岩剪切破裂区演化过程分析...PAGEREF_Toc79482846 \h201 6.10预警指标体系研究...PAGEREF_Toc79482847 \h203 6.10.1境界顶柱破坏过程中微震参数的变化...PAGEREF_Toc79482848 \h203 6.10.2境界顶柱的稳定性评价...PAGEREF_Toc79482849 \h208 参考文献PAGEREF_Toc79482850 \h210 第7章夏甸金矿采动岩体稳定性智能监测及试验采场结构评估研究...PAGEREF_Toc79482851 \h212 7.1矿区概况PAGEREF_Toc79482852 \h212 7.2矿区微震监测系统建立...PAGEREF_Toc79482853 \h214 7.3微震监测精度验证与波形处理...PAGEREF_Toc79482854 \h216 7.3.1波速确定...PAGEREF_Toc79482855 \h216 7.3.2微震监测系统定位精度验证...PAGEREF_Toc79482856 \h217 7.4开采扰动下的采场围岩微震活动性响应特征...PAGEREF_Toc79482857 \h220 7.4.1微震事件时空演化过程及空间分布特征...PAGEREF_Toc79482858 \h220 7.4.2试验采场围岩体的微震响应...PAGEREF_Toc79482859 \h226 7.5开采扰动下的采场围岩稳定性分析...PAGEREF_Toc79482860 \h232 7.5.1采场围岩稳定性数值模拟...PAGEREF_Toc79482861 \h233 7.5.2基于微震参数的岩体损伤动态反演...PAGEREF_Toc79482862 \h241 7.5.3基于Mathews稳定图法的采场稳定性分析...PAGEREF_Toc79482863 \h243 7.6矿房结构参数优化PAGEREF_Toc79482864 \h245 参考文献PAGEREF _Toc79482865\h249 第8章张马屯铁矿采动围岩损伤破坏突水通道监测及形成机理研究...PAGEREF_Toc79482866 \h250 8.1矿山概况和微震监测系统简介...PAGEREF_Toc79482867 \h250 8.2数据分析和讨论PAGEREF_Toc79482868 \h253 8.2.1微震事件的时空分布规律分析...PAGEREF_Toc79482869 \h253 8.2.2震源参数时空演化规律...PAGEREF_Toc79482870 \h255 8.2.3震源机制分析...PAGEREF_Toc79482871 \h257 8.3通道形成机理PAGEREF_Toc79482872 \h258 8.4数值模拟解译渗流通道形过程和机理...PAGEREF_Toc79482873 \h263 8.4.1数值模型...PAGEREF_Toc79482874 \h263 8.4.2边界条件...PAGEREF_Toc79482875 \h264 8.4.3应力场及损伤区分布...PAGEREF_Toc79482876 \h265 参考文献PAGEREF_Toc79482877 \h266 第9章大孤山矿边坡岩体滑坡监测及智能预警云平台建设...PAGEREF_Toc79482878 \h268 9.1矿区概况与工程地质调查...PAGEREF_Toc79482879 \h268 9.1.1大孤山矿区概况...PAGEREF_Toc79482880 \h268 9.1.2工程地质调查与岩石力学实验...PAGEREF_Toc79482881 \h271 9.2监测系统的布置与数据解译...PAGEREF_Toc79482882 \h273 9.2.1长期监测项目...PAGEREF_Toc79482883 \h273 9.2.2临滑监测项目...PAGEREF_Toc79482884 \h276 9.3基于微震数据的边坡岩体稳定性评价...PAGEREF_Toc79482885 \h279 9.4露天矿滑坡案例库建立及预警指标体系构建...PAGEREF_Toc79482886 \h280 9.4.1滑坡案例库的建立...PAGEREF_Toc79482887 \h280 9.4.2类似滑坡的获取...PAGEREF_Toc79482888 \h286 9.4.3预警指标体系的建立...PAGEREF_Toc79482889 \h289 9.5滑坡预测预警及可视化平台...PAGEREF_Toc79482890 \h290 9.5.1云平台的架构...PAGEREF_Toc79482891 \h290 9.5.2矿山地质力学观测模块...PAGEREF _Toc79482892\h291 9.5.3监测数据可视化查询模块...PAGEREF_Toc79482893 \h294 9.5.4岩体破坏失稳监测预警模块...PAGEREF_Toc79482894 \h295 9.5.5云平台的实现...PAGEREF_Toc79482895 \h296 参考文献PAGEREF_Toc79482896 \h298 第10章小纪汗煤矿开采覆岩破断过程动态监测及预警指标体系研究...PAGEREF_Toc79482897 \h300 10.1小纪汗煤矿及11203工作面概况...PAGEREF_Toc79482898 \h300 10.1.1小纪汗煤矿概况...PAGEREF_Toc79482899 \h300 10.1.2 11203工作面概况...PAGEREF_Toc79482900 \h302 10.2高强度开采工作面微震活动时空演化规律及岩层破断预警指标研究PAGEREF_Toc79482901 \h304 10.2.1微震监测系统布置...PAGEREF_Toc79482902 \h304 10.2.2高强度开采条件下工作面微震活动分布规律...PAGEREF_Toc79482903 \h307 10.2.3基于微震参数的关键层破断判别方法...PAGEREF_Toc79482904 \h324 10.3考虑微震效应的煤层采动覆岩断裂机理研究...PAGEREF_Toc79482905 \h330 10.3.1数值模型建立...PAGEREF_Toc79482906 \h330 10.3.2基于微震数据反演的岩体力学参数确定...PAGEREF_Toc79482907 \h331 10.3.3煤层采动覆岩破断分析...PAGEREF_Toc79482908 \h341 参考文献PAGEREF_Toc79482909 \h347 第11章结论...PAGEREF_Toc79482910 \h348
内容摘要
本书围绕矿山采动过程中岩体稳定性问题，对矿山采动岩体安全监测、损伤表征以及智能预警进行系统论述。具体内容包括：矿山岩体内部微破裂孕育、发展、贯通直至宏观破坏的演化规律，微震数据驱动下的围岩损伤及裂隙通道形成过程表征方法，微震数据与岩体损伤等岩体力学性质关联机制，“时间序列曲线、力学机理分析、案例推理”于一体的岩体稳定性预警体系，安全预警智能 云平台，以及“石人沟铁矿围岩损伤监测及裂隙通道形成机理”等应用实例。
精彩内容
本书围绕矿山采动过程中岩体稳定性问题，系统总结了以微震监测动态数据为驱动，为实现矿山采动岩体监测、损伤表征及灾害预警而提出的新思路、新方法和新技术。具体内容包括；矿山采动微震数字信号处理技术、采动岩体破裂机制及震源参数计算理论与分析方法、以微震数据为驱动的裂隙网络表征模型及岩体力学参数标定模型、矿山采动岩体稳定性预警体系及安全预警云平台等矿山安全开采共性关键技术；“石人沟铁矿围岩损伤监测及裂隙通道形成机理”“大孤山铁矿边坡滑坡智能监测与预警”等工程实践案例。
本书可供从事采矿工程、岩土工程、安全科学与工程等领域研究和学习的广大科技工作者和高等学校师生参考。
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