動(dòng)力耦合下采空區(qū)及上覆建筑物災(zāi)變演化機(jī)制

目錄
前言
第一部分　理論基礎(chǔ)
第1章　煤炭資源開采及采空區(qū)災(zāi)害現(xiàn)狀　3
1.1　我國(guó)煤炭資源及采空區(qū)災(zāi)害現(xiàn)狀　3
1.2　煤炭資源開采演變?yōu)暮Α?
1.3　采空區(qū)開采-地震耦合災(zāi)害　5
1.3.1　采空區(qū)開采地層變形災(zāi)害　5
1.3.2　采空區(qū)地下地震災(zāi)害　6
1.3.3　采空區(qū)沉陷-地震耦合作用下建筑物災(zāi)害　9
第2章　開采方法及巖層變形理論　11
2.1　開采作用下的地表變形　11
2.1.1　地表移動(dòng)變形　11
2.1.2　地表移動(dòng)盆地的形成及其特征　12
2.1.3　地表移動(dòng)盆地的變形分析　13
2.1.4　地表移動(dòng)和變形對(duì)建筑物的影響　17
2.2　開采巖層變形理論　20
2.2.1　圍巖變形的影響因素　21
2.2.2　煤層開采方法　22
第3章　地震動(dòng)力作用及能量消耗原理　24
3.1　耗散結(jié)構(gòu)理論　24
3.1.1　耗散結(jié)構(gòu)理論在工程中的應(yīng)用　27
3.1.2　耗散結(jié)構(gòu)動(dòng)力能量方程　29
3.2　巖土動(dòng)力學(xué)基本理論　32
3.2.1　土-結(jié)構(gòu)相互作用　32
3.2.2　土結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程　34
3.3　材料本構(gòu)模型　37
3.3.1　圍巖本構(gòu)模型　37
3.3.2　混凝土本構(gòu)模型　44
3.4　數(shù)值計(jì)算的實(shí)現(xiàn)　47
3.4.1　網(wǎng)格劃分及時(shí)間步長(zhǎng)　50
3.4.2　人工邊界和地基截取范圍　51
3.4.3　地震波輸入　52
第二部分　巷道開挖及地震響應(yīng)
第4章　巷道開挖圍巖結(jié)構(gòu)變形分析　57
4.1　開挖過(guò)程中巷道結(jié)構(gòu)變形分析　57
4.1.1　巷道開挖模型的建立　57
4.1.2　開挖巷道結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析　59
4.1.3 開挖巷道結(jié)構(gòu)位移分析　61
4.2　巷道開挖下圍巖變形影響因素分析　65
4.2.1　巷道開挖埋深對(duì)圍巖變形的影響　65
4.2.2　巷道截面形式對(duì)圍巖變形的影響　69
4.2.3　圍巖分層對(duì)圍巖變形的影響　72
4.2.4　襯砌支護(hù)對(duì)圍巖變形的影響　77
4.3　巷道開挖擾動(dòng)下襯砌變形影響因素分析　82
4.3.1　不同埋深下襯砌受力分析　82
4.3.2　不同截面形式下襯砌受力分析　86
4.3.3　不同混凝土強(qiáng)度下襯砌受力分析　88
第5章　巷道結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)力響應(yīng)分析　93
5.1　計(jì)算模型的ANSYS實(shí)現(xiàn)及計(jì)算假定　93
5.2　地應(yīng)力對(duì)巷道結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的影響　95
5.3　地震作用下巷道動(dòng)力響應(yīng)分析　98
5.3.1　水平地震作用下巷道動(dòng)力響應(yīng)　98
5.3.2　豎向地震作用下巷道動(dòng)力響應(yīng)　107
5.3.3　雙向地震作用下巷道動(dòng)力響應(yīng)　115
5.4　巷道地震動(dòng)力響應(yīng)的影響因素分析　118
5.4.1　巷道埋深對(duì)巷道地震動(dòng)力響應(yīng)的影響　118
5.4.2　巷道截面形式對(duì)巷道地震動(dòng)力響應(yīng)的影響　124
5.4.3　巷道襯砌彈性模量對(duì)巷道地震動(dòng)力響應(yīng)的影響　131
5.4.4　圍巖分層對(duì)巷道地震動(dòng)力響應(yīng)的影響　133
5.4.5　地震波類型對(duì)巷道地震動(dòng)力響應(yīng)的影響　136
第6章　巷道的震害災(zāi)變過(guò)程分析　140
6.1　計(jì)算模型的建立　140
6.2　煤礦巷道結(jié)構(gòu)的地震災(zāi)變分析　141
6.2.1　巷道應(yīng)力分析　141
6.2.2　巷道損失分析　146
6.2.3　巷道地震響應(yīng)時(shí)程分析　149
6.3　考慮巷道損傷的地震動(dòng)力破壞分析　153
第三部分　采空區(qū)地震動(dòng)力響應(yīng)分析
第7章　采空區(qū)場(chǎng)地的地震動(dòng)力響應(yīng)分析　161
7.1　采空區(qū)場(chǎng)地模型的建立　161
7.2　采空區(qū)地表點(diǎn)地震動(dòng)力響應(yīng)分析　163
7.3　采空區(qū)地表響應(yīng)的影響因素分析　167
7.3.1　模型的建立　167
7.3.2　采空區(qū)埋深對(duì)地表加速度峰值的影響　168
7.3.3　采空區(qū)土體彈性模量對(duì)地表加速度峰值的影響　169
7.4　采空區(qū)群的地震響應(yīng)分析　170
7.4.1　采空區(qū)群對(duì)地表地震波加速度響應(yīng)的影響　170
7.4.2　采空區(qū)群對(duì)地表地震波位移響應(yīng)的影響　171
7.4.3　多遇地震作用下煤礦采空區(qū)群應(yīng)力響應(yīng)分析　172
7.4.4　罕遇地震作用下煤礦采空區(qū)群應(yīng)力響應(yīng)分析　176
第四部分　采空區(qū)地表建筑物災(zāi)變動(dòng)力及能量特征
第8章　煤礦采動(dòng)損傷建筑的地震動(dòng)力響應(yīng)分析　185
8.1　采動(dòng)損傷基礎(chǔ)理論　185
8.2　采動(dòng)損傷建筑模型的建立　187
8.3　采空區(qū)建筑物的動(dòng)力特征　193
8.4　地震下采動(dòng)損傷建筑彈塑性響應(yīng)分析　195
第9章　煤礦采動(dòng)損傷對(duì)建筑物抗震性能的影響分析　203
9.1　引言　203
9.2　建筑物樓層薄弱層驗(yàn)算　203
9.3　地震作用下煤礦采動(dòng)建筑物的損傷分析　205
9.3.1　樓層極限位移計(jì)算　206
9.3.2　累積滯回耗能反應(yīng)計(jì)算　207
9.3.3　樓層極限滯回耗能計(jì)算　208
9.3.4　建筑結(jié)構(gòu)樓層損傷分析　208
第10章　采動(dòng)與地震耦合下建筑物的能量耗散分析　211
10.1　開采沉陷建筑物有限元模型的建立　211
10.2　考慮采動(dòng)和地震的建筑物能量耗散分析　215
10.2.1　開采沉陷工況　215
10.2.2　開采沉陷作用下建筑物輸入能量和彈性存儲(chǔ)能量演化分析　215
10.2.3　開采沉陷作用下建筑物耗散能量演化分析　217
10.3　采動(dòng)與地震耦合作用下建筑物輸入能量演化分析　222
10.4　采動(dòng)與地震耦合作用下建筑物耗散能量演化分析　224
參考文獻(xiàn)　230