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《山东科技大学》 2005年
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岩石破坏机理及节理裂隙分布尺度效应的非线性动力学分析与应用

刘传孝  
【摘要】:通过MTS系统、扫描电镜和光学电子显微镜等岩石力学实验研究,抽象出砂岩全应 力应变实验曲线的三种典型形态,从断裂损伤角度探讨了岩石节理裂隙微观、细观和宏 观破坏的机理联系。提出了圆与正方形相耦合的分形维数计算方法和相空间重构时滞判 定的功率谱分析法,并应用于岩石节理裂隙分布尺度效应研究和混沌动力学评价TDS准 则的建立,补充了非线性动力学研究的基础理论与方法。运用分形理论分析砂岩跨越尺 度界限的微、细、宏观节理裂隙分布特征,得到了砂岩节理裂隙分布的无标度区域,为 解决岩石断裂机理的尺度效应问题提供了可行途径。于无标度区域建立了定量描述岩体 结构的节理裂隙分布(条数)预测模型,并应用于岩石破坏机理的离散单元法研究。通 过岩石力学实验建立了混沌动力学评价岩石节理裂隙系统破坏的TDS准则数学模型,在 一定程度上克服了Wolf方法判定混沌动力学指标鲁棒性较差的局限。提出岩石全应力应 变曲线的二分法原则,应用混沌动力学评价TDS准则定性研究了砂岩全应力应变曲线的 分段特征,运用Kolmogorov熵理论实现了岩石节理裂隙贯通与否的定量判别,并尝试应 用于岩石强度准则的研究。基于断裂力学理论及能量余法建立坚硬顶板及三维顺层滑坡 系统的运动方程,运用混沌动力学评价TDS准则分析运动方程的稳定性,得到了资源开 采活动对坚硬顶板系统稳定性的扰动规律和三维顺层滑坡体阻尼敏感的系统效应。混沌 动力学理论结合3DEC反演建模,研究坚硬顶板运动的阶段特征得出,可以控制坚硬顶板 从冲击性整体运动向周期性分段运动转化,并实现对其运动状态的短时预测。将混沌动 力学评价TDS准则应用于现场顺层滑坡的稳定性评价,得到阶段K熵值的升高是滑坡体 稳定性状态突变时机及临界状态预测的关键,证明了从能量角度分析与预测滑坡系统运 动状态是可行的。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TD313

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘传孝;蒋金泉;刘福胜;邱秀梅;;砂岩节理裂隙贯通的Kolmogorov熵定量判别及应用[J];岩土工程学报;2007年11期
2 刘传孝;刘福胜;蒋金泉;戴景军;;砂岩全应力-应变曲线二分段特征的Lyapunov定性分析[J];岩土力学;2008年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨永杰;煤岩强度、变形及微震特征的基础试验研究[D];山东科技大学;2006年
2 魏世明;岩体变形光纤光栅传感检测的理论与方法研究[D];西安科技大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 李云鹏,王芝银;岩体裂隙扩展过程的数值模拟[J];工程地质学报;1995年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 冯权和;查五生;彭必友;;面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化[J];工程塑料应用;2010年05期
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4 冯君,吕和林,李安洪;顺层岩质边坡稳定性影响因素分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
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6 刘荣桂;邾祝融;程知言;颜庭成;;牙轮钻头在钻孔灌注桩进入硬岩中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2008年01期
7 柯长仁;蒋俊玲;陈升平;;混凝土单轴压缩损伤的模型试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年05期
8 钟卫;周德培;杨涛;冯君;;顺层岩石高边坡在卸荷条件下失稳长度的确定[J];四川建筑科学研究;2008年05期
9 罗晓勇;施养杭;;混凝土断裂的研究现状与展望[J];四川建筑科学研究;2008年06期
10 曹平;朱宝龙;陈强;;基于突变理论的土质边坡非线性演化分析[J];四川建筑科学研究;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林立志;李法新;;考虑弹塑性变形约束的裂纹尖端塑性区分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 朱建明;王晓纯;张宏涛;;沿空掘巷下护巷窄煤柱稳定性分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
3 周宇飞;陈信怀;;电力电子中的混沌现象及其应用研究[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
4 林达明;尚彦军;吴锋波;张巍;张翔;;基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
5 林达明;尚彦军;孙福军;孙元春;吴锋波;刘志强;;岩体强度估算方法研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
6 祁生文;伍法权;;高地应力地区河谷应力场特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
7 张年学;盛祝平;李晓;李守定;赫建明;;岩石泊松比与内摩擦角的关系研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
8 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
9 周剑;张路青;王学良;;水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
10 杜陈艳;肖敏;张榆锋;苏娜峰;王荔芳;陈明;石岩岩;白宝丹;;相空间最近邻非线性自适应预测法在EMD边缘效应中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马云;激光超声技术及其在高压声速测量中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
2 罗启彬;基于混沌理论的遥测信息安全技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
3 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
4 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
5 曹学伟;基于大地测量资料的区域构造应力场反演及模型研究[D];山东科技大学;2010年
6 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 李建平;面向异构数据源的网络安全态势感知模型与方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 朱丽娜;大规模网络安全态势评估与防卫技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 雷亚辉;水下目标的时间反转法声探测技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尚群;赵庄矿3#煤层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究[D];河南理工大学;2010年
2 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年
3 郭昭亮;含有预置缺陷的膨胀环动态断裂行为研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
5 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
6 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
7 陈云娟;类岩石材料蠕变本构试验研究及基于FLAC~(3D)实现[D];山东科技大学;2010年
8 姜世元;缺陷法控制冲击地压的力学分析及应用[D];山东科技大学;2010年
9 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
10 曹永超;超混沌系统的生成及同步控制研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘盛东,胡优生;根据纵波速度估计砂岩的岩石学参数[J];安徽地质;1996年01期
2 郭中华,朱珍德,花剑岚,张爱军,房震;灰岩强度特性的试验分析与数学模拟[J];地下空间;2001年04期
3 李银平,曾静,陈龙珠,王元汉;含预制裂隙大理岩破坏过程声发射特征研究[J];地下空间;2004年03期
4 魏世明,柴敬,李毅;岩梁小变形的光纤光栅检测方法研究[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
5 魏世明;柴敬;;相似模拟实验中光纤光栅传感检测研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
6 马巍,吴紫汪,蒲毅彬,常小晓;冻土三轴蠕变过程中结构变化的CT动态监测[J];冰川冻土;1997年01期
7 王金安,彭苏萍,孟召平;岩石三轴全应力应变过程中的渗透规律[J];北京科技大学学报;2001年06期
8 姜德生,南秋明,梁磊;光纤光栅传感技术在锚索监测中的应用研究[J];承德石油高等专科学校学报;2004年03期
9 姜德生,左军,信思金,梁磊,南秋明;光纤Bragg光栅传感器在水布垭工程锚杆上的应用[J];传感器技术;2005年01期
10 李艳华,楚泽涵;含气层纵波声速与孔隙度、泥质含量和含水饱和度的关系[J];测井技术;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 施斌;余小奎;张巍;索文斌;刘杰;隋海波;;基于光纤传感技术的桩基分布式检测技术研究[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋海昆;典型断层组合及不同温压条件下岩石变形过程中的声发射活动特征[D];中国地震局地质研究所;2000年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨小林;孙博;褚怀保;;煤体爆破裂纹扩展速度试验研究[J];爆破;2011年04期
2 褚怀保;杨小林;侯爱军;余永强;梁为民;;煤体中爆炸应力波传播与衰减规律模拟实验研究[J];爆炸与冲击;2012年02期
3 黄明英;王德明;朱志宇;;Kolmogorov熵在船舶电力系统可靠性研究中的应用[J];舰船科学技术;2009年03期
4 魏世明;柴敬;;岩石变形破坏过程的光纤光栅传感检测方法研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2010年02期
5 路艳军;杨兆中;李小刚;;煤岩破裂机理及其影响因素探讨[J];内江科技;2012年01期
6 袁梅;何明华;王珍;许石青;陈博;马科伟;;坚固性系数对含瓦斯煤渗透率影响的实验研究[J];矿业研究与开发;2012年03期
7 孙熙震;张磊;刘珂铭;李海峰;;低围压沉积岩渗透特性试验研究[J];煤炭工程;2012年06期
8 魏世明;柴敬;尹士献;;岩石峰前阶段变形光纤光栅传感检测研究[J];工矿自动化;2011年03期
9 褚怀保;杨小林;余永强;梁为民;;煤体爆破模拟材料选择试验研究[J];煤炭科学技术;2010年05期
10 杨永杰;楚俊;郇冬至;李磊;;煤岩固液耦合应变-渗透率试验[J];煤炭学报;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 褚怀保;杨小林;梁为民;余永强;王卫超;;煤体工程分类及其模拟材料[A];第十一届中国煤炭学会爆破学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 孟筠青;煤层高压脉动注水防治煤与瓦斯突出理论与技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
2 曾杰;深埋硬岩隧道围岩稳定性研究[D];重庆大学;2011年
3 尹立明;深部煤层开采底板突水机理基础实验研究[D];山东科技大学;2011年
4 白冰;CO_2煤层封存流动—力学理论及场地力学稳定性数值模拟方法[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
5 张天军;富含瓦斯煤岩体采掘失稳非线性力学机理研究[D];西安科技大学;2009年
6 卫晓君;“三下”条带开采局部化灾害监测基础研究[D];西安科技大学;2009年
7 冯子军;褐煤原位注蒸汽开采油气的理论及试验研究[D];太原理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘贞刚;煤岩体破裂的微地震响应特征研究[D];山东科技大学;2010年
2 李旺兴;煤体爆破作用数值模拟研究[D];河南理工大学;2010年
3 王卫超;煤体中爆炸应力波及爆破作用的试验研究[D];河南理工大学;2010年
4 王道成;光纤光栅锚杆检测实验研究[D];西安科技大学;2011年
5 段伟;地表沉陷时间序列分析与预测[D];山东科技大学;2008年
6 邱标;基于光纤光栅监测的厚松散层井筒变形预测研究[D];西安科技大学;2009年
7 朱洪威;紫金山金铜矿露地联合开采地下采场稳定性分析[D];江西理工大学;2009年
8 孙博;煤体爆破裂纹扩展规律及其试验研究[D];河南理工大学;2011年
9 于新伟;基于混沌理论的建三江分局水土资源复杂性研究[D];东北农业大学;2013年
10 孔庆鸽;基于关联维数和K熵的PIM充模过程中混沌特性的研究[D];中南大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭鸿来;杨卫;;ATOMISTIC/CONTINUUM SIMULATION OF INTERFACIAL FRACTURE PART Ⅱ:ATOMISTIC/DISLOCATION/CONTINUUM SIMULATION[J];Acta Mechanica Sinica;1994年03期
2 杨卫;锁志钢;;GLOBAL VIEW OF MICROSTRUCTURAL EVOLUTION:ENERGETICS,KINETICS AND DYNAMICAL SYSTEMS[J];Acta Mechanica Sinica;1996年02期
3 谢学纲;剪切流从层流向湍流的转变——基本方程和模型[J];北京理工大学学报;1999年05期
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8 田野,徐平;用岩体蠕变数据计算Lyapunov指数[J];长江科学院院报;1994年02期
9 马水山,李迪,张保军,钟式范;茅坪滑坡体位移特征及其发展趋势预测[J];长江科学院院报;1994年03期
10 张彦华,曾祥恒,陈丙森;材料断口分形维数分析[J];材料科学与工艺;1995年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汤巨汉;大理石荒料超声探伤经验[J];非金属矿;1983年03期
2 王青;;节理裂隙统计方法研究[J];勘察科学技术;1992年04期
3 张电吉;岩体中的节理裂隙对爆破效果影响机理研究[J];有色金属(矿山部分);2003年03期
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7 张金山;张春荔;;厚煤层综采工作面数值模拟研究[J];工矿自动化;2010年09期
8 饶运章;冯环;;某钨矿岩体结构面调查与分析[J];中国钨业;2007年06期
9 倪春中,秦德先,范柱国,谈树成;广西大厂92号矿体节理裂隙与矿化及岩体稳定性关系[J];昆明理工大学学报(理工版);2005年04期
10 乔兰;海沟金矿节理分布规律及其对采空区稳定性影响的研究[J];黄金;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宿春泉;高传印;;嵌岩灌注桩桩端持力层检验的新方法——谈地质雷达的原理及应用[A];山东建筑学会建筑结构专业委员会、山东土木工程学会工程设计及电算专业委员会2006年学术交流会论文集[C];2006年
2 任茂昆;;关于岩石裂隙连通率的探讨[A];中国岩石力学与工程学会第三次大会论文集[C];1994年
3 李万逵;崔东;;新疆某水利枢纽钻孔岩芯裂隙与岩脉的研究[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(上册)[C];2006年
4 周维垣;刘元高;赵吉东;杨强;;岩体稳定的分叉局部化模型研究[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
5 凌建明;;节理裂隙岩体损伤力学研究中的若干问题[A];首届全国青年岩石力学学术研讨会论文集[C];1991年
6 曹圣华;谢有才;杨晓东;;宁杭高速公路东芦山路基开挖段边坡稳定性评价[A];江苏省地质学会岩土工程专业委员会论文集[C];2003年
7 李国余;何升贵;;从地质角度分析综采工作面局部冒顶的原因[A];煤炭工业技术委员会地质分会/中国煤炭学会矿井地质专业委员会2001年学术年会论文集[C];2001年
8 张弭;董为靖;周美良;熊传治;;大冶铁矿狮子山北帮西口Ⅰ号滑坡体滑坡实例分析[A];中国典型滑坡[C];1986年
9 支国华;黄宏伟;;层状节理岩体动力问题的半解析频域解理论模型[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年
10 张东红;;自然崩落法的岩石力学工作与矿石崩落块度[A];中国有色金属学会第五届学术年会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 吴道夫;石材矿床开采方法的选择[N];中国建材报;2004年
2 苏州中材非金属矿工业设计研究院院长 唐靖炎;我国石材矿山建设中的主要问题与对策[N];中国建材报;2006年
3 董盛明;地质滑坡危在旦夕 应急调查保障安全[N];中国测绘报;2006年
4 本报记者 黄穗诚通讯员 胡堉慧;潜在滑坡隐患有五大特征[N];广东建设报;2008年
5 胡红拴 刘如春 汤璇;丹崖绝壁处处诗[N];地质勘查导报;2007年
6 河北 纪燕祥 帅邦林 纪广俭;蓟县:钼矿成因类型值得研究[N];地质勘查导报;2008年
7 记者 李风;甬台温高速路山体崩塌原因查明[N];中国国土资源报;2004年
8 湖北省宝玉石协会秘书长 何松;走近中国古老名玉绿松石[N];中国矿业报;2006年
9 周广宽马宝存;用隧道串起瑰丽青春[N];科技日报;2008年
10 ;装饰石材露天矿山技术规范[N];中国建材报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 傅鹤林;块裂岩质边坡稳定性理论分析模型及工程应用研究[D];中南大学;2000年
2 刘传孝;岩石破坏机理及节理裂隙分布尺度效应的非线性动力学分析与应用[D];山东科技大学;2005年
3 许姜严;基于小波的岩石节理裂隙图像处理[D];电子科技大学;2010年
4 冷先伦;深埋长隧洞TBM掘进围岩开挖扰动与损伤区研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2009年
5 黄平路;构造应力型矿山地下开采引起岩层移动规律的研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
6 石丙飞;广州科学城林语山庄人工高边坡稳定性评价及设计研究[D];吉林大学;2006年
7 许万忠;节理裂隙边坡稳定性及锚注加固效应研究[D];中南大学;2006年
8 丁黄平;节理裂隙岩体隧道爆破成型效果研究[D];吉林大学;2009年
9 王利;岩石弹塑性损伤模型及其应用研究[D];北京科技大学;2006年
10 王士民;非连续子母块体细观损伤演化模型及其应用[D];同济大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马骏骅;节理裂隙岩体隧道爆破技术研究[D];吉林大学;2009年
2 庄晓莹;基于无网格方法的节理岩体边坡稳定性分析研究[D];同济大学;2007年
3 程爱宝;爆破震动对地下结构顶板稳定性的影响研究[D];中南大学;2004年
4 任高峰;基于位移反分析法的深凹边坡形状力学优化研究[D];武汉理工大学;2005年
5 刘恩彦;和睦山铁矿后观音山矿段充填采矿方法研究[D];中南大学;2012年
6 邢利伟;露井联合开采的边坡稳定性研究[D];武汉理工大学;2007年
7 张建强;紫坪铺水利枢纽工程大坝趾板灌浆抬动机理研究[D];西华大学;2007年
8 方兆良;紫金山铜矿高陡边坡稳定性分析与预测研究[D];江西理工大学;2007年
9 周能娟;节理裂隙岩体隧道爆破有限元分析[D];吉林大学;2008年
10 刘永豪;大坝基岩灌浆对趾板抬动变形的影响机理研究[D];西华大学;2009年
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