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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 煤矿采空区安全问题研究的紧迫性3

1.2.1 煤矿采空区灾害的实际案例分析3

1.2.2 煤矿采空区灾害的破坏特征及形成原因4

1.2.3 煤矿采空区地震研究的紧迫性5

1.3 煤矿采空区上覆岩层移动致灾的研究进展8

1.4 矿区地下巷道结构动力灾变的研究进展11

1.5 矿区复杂场地地震动力响应的研究进展12

1.5.1 复杂场地地层应力波传递的研究进展13

1.5.2 复杂场地地层地震响应的研究进展14

1.6 煤矿采动区建筑物灾变与防护研究进展16

1.7 研究方案20

1.7.1 研究目的与研究意义20

1.7.2 研究方法与研究内容21

第2章 煤矿采空区稳定性的理论分析23

2.1 引言23

2.2 煤矿采空区的形成及基本特点24

2.3 煤矿采空区的分类25

2.3.1 基于煤矿采空区形成时间的划分方法25

2.3.2 基于煤矿开采方法的煤矿采空区划分方法26

2.3.3 基于采深采厚比的煤矿采空区划分方法28

2.4 煤矿采空区稳定性的影响因素分析29

2.4.1 矿区的工程地质因素29

2.4.2 矿区的水文地质因素31

2.4.3 矿区的工程环境因素32

2.5 煤矿采空区失稳破坏的基本模式34

2.6 扰动荷载作用下煤矿巷道围岩变形破坏的基本模式35

2.7 本章小结37

第3章 煤矿采动覆岩移动变形破断的力学模型及沉陷致灾分析38

3.1 引言38

3.2 基于弹塑性力学理论的煤矿采动覆岩移动变形破断的力学模型38

3.3 煤矿采空区上覆岩层的移动变形破坏规律的理论分析41

3.4 煤矿采动覆岩移动变形破断的相似材料模拟试验43

3.4.1 相似材料模型设计43

3.4.2 相似材料模型试验开采方案及监测46

3.4.3 相似材料开采试验结果与分析47

3.4.4 相似材料开采试验位移和应力监测结果分析48

3.5 煤矿采动覆岩移动变形破断的有限元数值计算52

3.5.1 煤矿采场覆岩移动的有限元数值计算模型52

3.5.2 煤矿采动覆岩移动变形与应力场分布的对比分析52

3.5.3 煤矿采动覆岩应力影响区域分析54

3.6 本章小结56

第4章 地震作用下煤矿采空区煤柱动力灾变分析58

4.1 引言58

4.2 地震波的选取与修正58

4.2.1 地震波的输入59

4.2.2 地震波的选择和修正60

4.3 摩尔-库仑强度理论及其本构模型63

4.3.1 摩尔-库仑强度理论63

4.3.2 摩尔-库仑模型屈服方程64

4.3.3 摩尔库仑模型塑性流动势66

4.4 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应分析68

4.4.1 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应的理论分析68

4.4.2 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应的有限元数值计算72

4.5 本章小结75

第5章 煤矿地下巷道结构地震动力灾变影响因素分析76

5.1 引言76

5.2 地下巷道结构的地震动力破坏的有限元分析模型76

5.3 地震作用下煤矿巷道位移动力响应的影响因素分析80

5.3.1 地震作用下煤矿巷道的埋置深度对位移响应的影响分析80

5.3.2 地震作用下煤矿巷道的截面形式对位移响应的影响分析87

5.3.3 地震作用下地应力对煤矿巷道结构位移响应的影响分析94

5.4 地震作用下煤矿巷道结构应力演化的影响因素分析98

5.4.1 地震作用下煤矿巷道结构的埋置深度对峰值主应力的影响98

5.4.2 地震作用下煤矿巷道结构的截面形式对峰值主应力的影响104

5.4.3 地震作用下煤矿巷道结构的应力分布107

5.5 地震荷载对煤矿巷道结构动力响应的影响分析109

5.5.1 地震荷载的峰值速度对煤矿巷道结构动力响应的影响分析109

5.5.2 地震荷载的频率对煤矿巷道结构动力响应的影响分析113

5.5.3 地震荷载的持续时间对煤矿巷道结构动力响应的影响分析117

5.6 本章小结119

第6章 考虑围岩损伤效应的煤矿巷道结构地震灾变分析121

6.1 引言121

6.2 扰动荷载作用下煤矿巷道结构围岩介质的损伤分析121

6.3 地震作用下煤矿巷道动力响应分析126

6.3.1 有限元数值计算分析模型126

6.3.2 地震作用下平面巷道的安全性分析126

6.4 地震作用下煤矿巷道-围岩结构体系的损伤演化分析133

6.4.1 地震作用下煤矿巷道围岩结构体系的损伤演化分析133

6.4.2 地震作用下考虑围岩损伤效应的煤矿巷道动力响应分析137

6.4.3 小结141

6.5 考虑损伤效应的煤矿采动裂隙岩体的卸压耗能减震性能分析144

6.6 本章小结145

第7章 地震作用下煤矿采空区的动力稳定性分析147

7.1 前言147

7.2 地震作用下煤矿采空区动力响应的理论分析147

7.2.1 地震作用下煤矿地下巷道围岩结构动力响应分析147

7.2.2 地震作用下考虑充填效应的煤矿采空区稳定性分析150

7.3 煤矿浅埋采空区的地震动力稳定性分析模型151

7.3.1 煤矿浅埋采空区地表的地震动力响应分析153

7.3.2 煤矿浅埋采空区地表不同位置的地震动力响应分析158

7.4 地震作用下煤矿采空区场地条件对地表峰值加速度的影响161

7.4.1 煤矿采空区的深度对地表峰值加速度的影响161

7.4.2 煤矿采空区场地岩层刚度对地表峰值加速度的影响161

7.4.3 煤矿采空区充填材料对地表峰值加速度的影响163

7.5 煤矿采空区群的地震动力稳定性分析166

7.5.1 煤矿采空区群对地表地震波加速度响应的影响167

7.5.2 煤矿采空区群对地表地震波位移响应的影响168

7.5.3 多遇地震作用下煤矿采空区群应力场演化分析169

7.5.4 罕遇地震作用下煤矿采空区群应力场演化分析174

7.6 本章小结178

第8章 矿区复杂环境下建筑物抗震性能劣化分析180

8.1 引言180

8.2 矿区环境的特殊性、恶劣性与复杂性181

8.3 矿区复杂环境下建筑物抗震性能劣化机制分析183

8.3.1 矿区复杂环境下建筑物损伤破坏的现场调研183

8.3.2 矿区复杂环境下建（构）筑物损伤劣化机理分析188

8.4 煤矿多煤层重复采动影响下建筑损伤破坏分析191

8.5 本章小结198

第9章 煤矿采动损伤建筑物的地震动力灾变与安全防护199

9.1 引言199

9.2 地震作用下煤矿采空区波动效应的理论分析199

9.3 煤矿采动建筑物的抗震性能分析202

9.4 煤矿采动建筑物的有限元分析计算模型206

9.5 地震作用下煤矿采动建筑的动力响应分析208

9.5.1 煤矿采动建筑自振周期及频率分析208

9.5.2 地震作用下煤矿采动建筑动力响应分析211

9.5.3 地震作用下考虑土结构相互作用的煤矿采动建筑动力响应219

9.5.4 地震作用下煤矿采动建筑扭转振动效应分析226

9.6 基于能量耗散的煤矿采动损伤建筑抗震性能评估方法228

9.7 地震作用下煤矿采动建筑的能量耗散演化分析231

9.8 基于建筑减隔震技术的煤矿采动建筑抗开采沉陷隔震保护措施与方法238

9.8.1 建筑隔震技术概要239

9.8.2 基于建筑隔震技术的煤矿采动区建筑物抗开采沉陷隔震保护技术241

9.9 采动区建筑物抗开采沉陷隔震保护装置的设计与理论分析242

9.9.1 采动区建筑物抗开采沉陷隔震保护装置工作原理243

9.9.2 煤矿采动区建筑物抗开采沉陷隔震保护装置的分析与设计244

9.10 本章小结253

参考文献256