動力耦合下采空區(qū)及上覆建筑物災變演化機制

目錄
前言
第一部分　理論基礎
第1章　煤炭資源開采及采空區(qū)災害現(xiàn)狀　3
1.1　我國煤炭資源及采空區(qū)災害現(xiàn)狀　3
1.2　煤炭資源開采演變?yōu)暮Α?
1.3　采空區(qū)開采-地震耦合災害　5
1.3.1　采空區(qū)開采地層變形災害　5
1.3.2　采空區(qū)地下地震災害　6
1.3.3　采空區(qū)沉陷-地震耦合作用下建筑物災害　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　地表移動變形　11
2.1.2　地表移動盆地的形成及其特征　12
2.1.3　地表移動盆地的變形分析　13
2.1.4　地表移動和變形對建筑物的影響　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　地震動力作用及能量消耗原理　24
3.1　耗散結構理論　24
3.1.1　耗散結構理論在工程中的應用　27
3.1.2　耗散結構動力能量方程　29
3.2　巖土動力學基本理論　32
3.2.1　土-結構相互作用　32
3.2.2　土結構動力方程　34
3.3　材料本構模型　37
3.3.1　圍巖本構模型　37
3.3.2　混凝土本構模型　44
3.4　數(shù)值計算的實現(xiàn)　47
3.4.1　網(wǎng)格劃分及時間步長　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
第4章　巷道開挖圍巖結構變形分析　57
4.1　開挖過程中巷道結構變形分析　57
4.1.1　巷道開挖模型的建立　57
4.1.2　開挖巷道結構應力分析　59
4.1.3 開挖巷道結構位移分析　61
4.2　巷道開挖下圍巖變形影響因素分析　65
4.2.1　巷道開挖埋深對圍巖變形的影響　65
4.2.2　巷道截面形式對圍巖變形的影響　69
4.2.3　圍巖分層對圍巖變形的影響　72
4.2.4　襯砌支護對圍巖變形的影響　77
4.3　巷道開挖擾動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　不同混凝土強度下襯砌受力分析　88
第5章　巷道結構的地震動力響應分析　93
5.1　計算模型的ANSYS實現(xiàn)及計算假定　93
5.2　地應力對巷道結構應力分布的影響　95
5.3　地震作用下巷道動力響應分析　98
5.3.1　水平地震作用下巷道動力響應　98
5.3.2　豎向地震作用下巷道動力響應　107
5.3.3　雙向地震作用下巷道動力響應　115
5.4　巷道地震動力響應的影響因素分析　118
5.4.1　巷道埋深對巷道地震動力響應的影響　118
5.4.2　巷道截面形式對巷道地震動力響應的影響　124
5.4.3　巷道襯砌彈性模量對巷道地震動力響應的影響　131
5.4.4　圍巖分層對巷道地震動力響應的影響　133
5.4.5　地震波類型對巷道地震動力響應的影響　136
第6章　巷道的震害災變過程分析　140
6.1　計算模型的建立　140
6.2　煤礦巷道結構的地震災變分析　141
6.2.1　巷道應力分析　141
6.2.2　巷道損失分析　146
6.2.3　巷道地震響應時程分析　149
6.3　考慮巷道損傷的地震動力破壞分析　153
第三部分　采空區(qū)地震動力響應分析
第7章　采空區(qū)場地的地震動力響應分析　161
7.1　采空區(qū)場地模型的建立　161
7.2　采空區(qū)地表點地震動力響應分析　163
7.3　采空區(qū)地表響應的影響因素分析　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)土體彈性模量對地表加速度峰值的影響　169
7.4　采空區(qū)群的地震響應分析　170
7.4.1　采空區(qū)群對地表地震波加速度響應的影響　170
7.4.2　采空區(qū)群對地表地震波位移響應的影響　171
7.4.3　多遇地震作用下煤礦采空區(qū)群應力響應分析　172
7.4.4　罕遇地震作用下煤礦采空區(qū)群應力響應分析　176
第四部分　采空區(qū)地表建筑物災變動力及能量特征
第8章　煤礦采動損傷建筑的地震動力響應分析　185
8.1　采動損傷基礎理論　185
8.2　采動損傷建筑模型的建立　187
8.3　采空區(qū)建筑物的動力特征　193
8.4　地震下采動損傷建筑彈塑性響應分析　195
第9章　煤礦采動損傷對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算　203
9.3　地震作用下煤礦采動建筑物的損傷分析　205
9.3.1　樓層極限位移計算　206
9.3.2　累積滯回耗能反應計算　207
9.3.3　樓層極限滯回耗能計算　208
9.3.4　建筑結構樓層損傷分析　208
第10章　采動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　采動與地震耦合作用下建筑物輸入能量演化分析　222
10.4　采動與地震耦合作用下建筑物耗散能量演化分析　224
參考文獻　230