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《重庆大学》 2002年
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岩石非线性动力学特征及冲击地压的研究

代高飞  
【摘要】: 冲击地压是矿井开采中发生的一种动力现象,它严重威胁着矿井的安全生产。随着矿井开采活动逐渐向深部延伸,冲击地压将越来越严重。许多学者对冲击地压的发生机理、预测预报和防治等进行了大量的研究,但目前仍然有许多问题没有得到根本解决。由于煤岩体材料的非线性特征,决定了冲击地压系统是一个高度复杂的非线性系统。在该系统中,非线性和不确定性是其主要特征。采用传统的确定性理论难以从本质上解释冲击地压系统复杂的非线性行为。而现代非线性科学的分叉与混沌理论、突变理论、自组织理论、神经网络方法等为这一难题的解决提供了新的思路和方法。因此,采用现代非线性科学的相关理论来研究岩石的失稳破坏和冲击地压有望取得新的突破。本文基于前人的研究基础,对煤岩进行了无损伤CT检测实时实验,采用分叉与混沌理论、突变理论、自组织理论和神经网络方法对煤岩的非线性动力学特征和冲击地压进行了研究,主要工作如下: 1) 采用无损伤CT检测实时实验对单轴压缩荷载作用下煤岩破坏全过程损伤扩展特性进行了实验研究,并对其分叉、混沌和自组织特征进行了分析。 2) 根据煤岩无损伤CT细观实时实验结果和损伤变量的定义,提出了单轴压缩荷载作用下煤岩损伤演化方程和损伤本构模型。 3) 提出了冲击地压的粘滑失稳机理。采用单状态变量本构模型和双状态变量本构模型对煤岩失稳和冲击地压的非线性动力学行为和演化过程进行了研究,得到了冲击地压系统的相图,探讨了冲击地压及其演化过程的混沌特征。 4) 根据砚石台煤矿冲击地压的实际情况,通过建立相应的地质力学模型,采用现代非线性科学的突变理论对冲击地压的发生过程进行了突变分析,得出了系统发生冲击地压时受力的临界值及顶底板变形量和能量释放的表达式。 5) 根据砚石台煤矿的实际情况,采用分形理论和自组织理论对冲击地压进行了分析。研究结果表明,可根据分形维数对冲击地压的强度进行分析;冲击地压发生的规模与频率符合幂律规则,具有明显的自组织特征。 6) 采用人工神经网络和遗传算法相结合的方法,结合砚石台煤矿的实际情况,对冲击地压的预测预报进行了研究,开发了BPAGA TOOLS预测软件。实际应用表明,该方法具有较高的可信度,从而为冲击地压的预测预报探索了一条新的途径。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TD313

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王心飞;深埋隧道稳定性分析的智能化及非线性研究[D];重庆大学;2006年
2 黄滚;岩石断裂失稳破坏与冲击地压的分叉和混沌特征研究[D];重庆大学;2007年
3 王官宝;石膏矿冒顶引发冲击地压机理及防治措施研究[D];武汉理工大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈颙,于小红;岩石样品变形时的声发射[J];地球物理学报;1984年04期
2 殷有泉,郑顾团;断层地震的尖角型突变模型[J];地球物理学报;1988年06期
3 秦四清;张倬元;王士天;黄润秋;;应用重正化群理论探讨斜坡滑动面演化的普适性质[J];地质灾害与环境保护;1993年01期
4 刘立,邱贤德,黄木坤,阎宗岭;复合岩石损伤本构方程与实验[J];重庆大学学报(自然科学版);2000年03期
5 陈子林,周硕愚;蕴震系统前兆场的浑沌吸引子及其分维[J];地震学报;1993年04期
6 金立平,鲜学福;砚石台煤矿地应力测量与分析[J];矿业安全与环保;1994年02期
7 朱建明,徐秉业,任天贵,高谦;基于三轴压缩试验的破裂岩损伤演化方程的建立[J];工程地质学报;2000年02期
8 黄润秋;许强;;突变理论在工程地质中的应用[J];工程地质学报;1993年01期
9 尹光志,鲜学福,金立平,刘成明;地应力对冲击地压的影响及冲击危险区域评价的研究[J];煤炭学报;1997年02期
10 齐庆新,史元伟,刘天泉;冲击地压粘滑失稳机理的实验研究[J];煤炭学报;1997年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨永杰,陈绍杰;同种岩石强度离散性的实验技术研究[J];实验技术与管理;2005年01期
2 徐志斌,谢和平;断裂构造的分形分布与其损伤演化的关系[J];武汉理工大学学报;2004年10期
3 向春霆,范镜泓;自然复合材料的强韧化机理和仿生复合材料的研究[J];力学进展;1994年02期
4 郭自强,刘斌;岩石破裂电磁辐射的频率特性[J];地球物理学报;1995年02期
5 万玲,许江,尹光志,李贺;压应力作用下预制裂纹脆性材料的断裂特性[J];重庆大学学报(自然科学版);1994年06期
6 范颖芳,周晶;人工神经网络在受腐蚀钢筋混凝土结构工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2004年01期
7 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
8 孙建运;李国强;;动力荷载作用下固体材料本构模型研究的进展[J];四川建筑科学研究;2006年05期
9 陈广斌;;关键块体在边坡岩体稳定性评价中的应用[J];四川建筑科学研究;2007年01期
10 刘安中,谢新平;分形理论在材料科学方面的研究进展与应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杜春志;刘卫群;茅献彪;;非协调数值方法及岩石材料脆断研究综述[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
2 任青文;许传华;;基于位移突变的岩体稳定数值模拟分析[A];2004年水工专委会学术交流会议学术论文集[C];2004年
3 杨小林;王树仁;王梦恕;;爆破对围岩力学性质和稳定性的影响[A];第七届全国工程爆破学术会议论文集[C];2001年
4 黄友庭;陈文哲;汤德平;;CuW70合金动态和静态变形中组织与性能的研究[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
5 胡磊力;;航空仿真中的随机数产生方法[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
6 魏婷;朱晓东;陈彬;王金坑;;港湾快速城市化地区生态安全突变态势分析及防调控对策[A];中国海洋学会2007年学术年会论文集(下册)[C];2007年
7 王立久;王文亮;曹明莉;;混凝土结构模型研究综述[A];高性能混凝土的研究与应用——第五届全国高性能混凝土学术交流会论文[C];2004年
8 洪梅;张韧;蒋国荣;陈希;刘科峰;;基于数值预报产品优化的副热带高压动力统计延伸预报[A];中国灾害防御协会风险分析专业委员会第二届年会论文集(二)[C];2006年
9 王学武;冯学钢;姜云;;西南某高速公路K5处右侧挖方边坡病害分析与处治设计[A];全国公路工程地质科技情报网2006年技术交流会论文集[C];2006年
10 邸小波;奚正平;汤慧萍;朱纪磊;廖际常;;多孔材料孔结构分形维数的研究现状[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘慷;超临界二氧化碳二元体系临界性质的理论研究[D];北京化工大学;2002年
2 丰建荣;煤和矸石井下破碎分选理论及实验研究[D];太原理工大学;2006年
3 周青春;温度、孔隙水和应力作用下砂岩的力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
4 刘永平;隧道脆性—准脆性围岩连续损伤特征研究[D];吉林大学;2005年
5 张国辉;煤层应力状态及煤与瓦斯突出防治研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
6 李守巨;基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用[D];大连理工大学;2004年
7 杜干;目标检测的分形方法及应用[D];西安电子科技大学;2000年
8 张学义;混沌同步及其在通信中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
9 袁俊平;非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究[D];河海大学;2003年
10 张大林;流形方法在岩体断裂特性与裂纹发展过程数值分析中的应用研究[D];大连理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑敏洲;残积土的崩解特性及其土坡位移的非线性时序分析[D];福州大学;2006年
2 李英杰;岩石分区碎裂化的机理及实验研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
3 赵宝友;深部巷道围岩变形机理的数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
4 王志辉;孙村矿冲击地压区域预测研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
5 陈志文;大台井岩巷岩爆发生机理及预防措施研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
6 常青;软土次固结变形特性及影响因素的试验研究[D];河海大学;2006年
7 杜子建;岩爆预测理论与应用研究[D];武汉科技大学;2007年
8 刘湘萍;高温后裂隙岩体锚固相似模拟实验研究[D];江西理工大学;2007年
9 韩兴广;靖宇龙岗隧道围岩张应力特征有限元分析[D];吉林大学;2005年
10 王刚;裂隙岩体海底隧道最小岩石覆盖厚度研究[D];山东科技大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵江平,周慈,张遵毅;关于重大危险源辨识及分级技术的讨论[J];安防科技;2004年06期
2 李晓红,靳晓光,亢会明,卢义玉;隧道位移智能化反分析及其应用[J];地下空间;2001年04期
3 高玮,郑颖人;岩土工程位移预测神经网络建模的几个问题[J];地下空间;2001年S1期
4 刘保国,孙钧;岩体流变本构模型的辨识及其应用[J];北方交通大学学报;1998年04期
5 陈卫兵,王德厚;相空间局域预测法在滑坡位移预测中的应用[J];长江科学院院报;2005年06期
6 吴梦军,陈彰贵,许锡宾,赵明阶;公路隧道围岩稳定性研究现状与展望[J];重庆交通学院学报;2003年02期
7 李国强,邓学钧;水泥混凝土微裂纹演化的混沌分析[J];重庆交通学院学报;1996年01期
8 马平波,冯夏庭,张治强,刘艳超,陈廷伟;基于数据挖掘的深部采场岩爆知识的自动获取[J];东北大学学报(自然科学版);2000年06期
9 唐春安,费鸿禄,徐小荷;系统科学在岩石破裂失稳研究中的应用(一)[J];东北大学学报(自然科学版);1994年01期
10 戴文亭,白宝玉;我国隧道及地下工程发展现状和前景展望[J];东北公路;2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 谢和平;;灾害环境下重大工程安全性的基础研究进展[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 方建勤;地下工程开挖灾害预警系统的研究[D];中南大学;2004年
2 吴燕清;地下电磁波探测及应用研究[D];中南大学;2002年
3 张瑞林;现代信息技术在煤与瓦斯突出区域预测中的应用[D];重庆大学;2004年
4 张国辉;煤层应力状态及煤与瓦斯突出防治研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
5 冯增朝;低渗透煤层瓦斯抽放理论与应用研究[D];太原理工大学;2005年
6 罗一忠;大面积采空区失稳的重大危险源辨识[D];中南大学;2005年
7 高雷阜;煤与瓦斯突出的混沌动力系统演化规律研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
8 李洪;冲击矿压前兆信息的混沌预测及模式识别研究[D];山东科技大学;2006年
9 王官宝;石膏矿冒顶引发冲击地压机理及防治措施研究[D];武汉理工大学;2006年
10 赵志刚;煤与瓦斯突出的耦合灾变机制及非线性分析[D];山东科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏振强;化学数据挖掘技术与药物分子设计应用[D];重庆大学;2002年
2 胡大江;煤岩损伤特性及冲击地压的研究[D];重庆大学;2002年
3 朱星辉;平邑石膏矿房柱式开采大面积采空区处理方法研究[D];山东科技大学;2004年
4 董建军;煤岩系统模型冲击倾向的数值模拟研究[D];山东科技大学;2004年
5 石洪起;煤岩爆破机理及工艺参数的研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
6 武玉梁;基于MATLAB人工神经网络预测预报冲击地压的研究[D];山东科技大学;2005年
7 胡建平;矿山地下工程开挖诱发系统地压灾害的研究[D];中南大学;2005年
8 王志辉;孙村矿冲击地压区域预测研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
9 韩光;煤和瓦斯突出的气固耦合机理及分析[D];辽宁工程技术大学;2005年
10 雷毅;冲击危险性评价模型的建立及应用研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴紫汪,蒲毅彬,马巍,常小晓;冻土蠕变过程体积变化的CT分析[J];冰川冻土;1995年S1期
2 蒲毅彬,吴紫汪,马巍,常小晓,廖全荣;冻土CT实验的数学方程[J];冰川冻土;1995年S1期
3 王中言,黄杰藩;孔隙砂岩力学性质随埋深变化的三轴试验研究[J];地球物理学进展;1993年04期
4 李全林,陈锦标,于渌,郝柏林;b值时空扫描——监视破坏性地震孕育过程的一种手段[J];地球物理学报;1978年02期
5 耿乃光,许东俊;应力途径对砂岩力学性质的影响[J];地球物理学报;1983年04期
6 陈颙,于小红;岩石样品变形时的声发射[J];地球物理学报;1984年04期
7 殷有泉,郑顾团;断层地震的尖角型突变模型[J];地球物理学报;1988年06期
8 顾浩鼎,孙文福;地震活动的自组织和演化[J];地球物理学报;1992年01期
9 殷有泉,曲圣年,刘钧;非线性问题的有限单元法在工程地质中的应用[J];地质科学;1979年03期
10 罗久里;韩渭宾;刘冬燕;彭涛;;地震前兆的动力学特征——是否存在着地震前兆吸引子?[J];大自然探索;1989年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陶春玉,齐新良,王结流,纪厚民;孔庄矿水采工作面冲击地压分析及防治措施[J];江苏煤炭;2003年02期
2 宋振骐;刘先贵;王乃鹏;韩建新;;陶庄煤矿水采区冲击地压的研究[J];煤炭学报;1988年03期
3 齐庆新,刘天泉,史元伟,吕家立;冲击地压的摩擦滑动失稳机理[J];矿山压力与顶板管理;1995年Z1期
4 崔德仁;挖出来的“自然”灾害[J];当代矿工;1996年07期
5 宋维源,潘一山,沈连山;冲击地压的非线性动力反演及预报问题[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);1999年05期
6 王克杰,李永明,李仕明,翟新献,张吉林;能量分析在冲击地压发生过程中的应用[J];焦作工学院学报(自然科学版);2004年05期
7 李坤,田慧欣,宋守志;基于人工神经网络的冲击地压预测[J];中国矿业;2004年10期
8 朱之芳;抚顺龙凤矿冲击地压实验室研究报告——用煤(岩)刚度建立冲击性指标的研究[J];辽宁工程技术大学学报;1985年S1期
9 冲击地压课题组 ,赵本钧;抚顺龙凤矿冲击地压成因规律、预测和防治的研究[J];矿山压力与顶板管理;1985年02期
10 贺承喜;急倾斜天眼施工的冲击地压防治措施[J];煤矿安全;1986年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王春耀;;不规则煤柱边缘工作面开采冲击地压危险性预测[A];煤炭科学与技术研究论文集[C];2010年
2 王应启;郑有雷;王志峰;;孤岛综放面冲击地压综合预测及防治技术[A];煤矿安全高效开采理论技术与实践[C];2010年
3 齐庆新;陈尚本;王怀新;毛德兵;王永秀;;冲击地压、岩爆、矿震的关系及其数值模拟研究[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
4 乔伟;李文平;;深部矿井地应力场分布规律及其在冲击地压预测中的应用[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
5 万志军;赵阳升;窦林名;刘长友;;煤矿冲击地压问题的系统分析法与时间相关性[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
6 韩军;张宏伟;刘志伟;窦世文;;海州立井冲击地压发生机理研究[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
7 邵维;陈苗虎;高兴;徐春宇;侯俊领;吴波;李小锋;;采场冲击地压动力学分析[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2010年学术年会论文集[C];2010年
8 王琳;;深井孤岛工作面冲击地压防治技术[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
9 米战;;深井复杂煤层冲击地压灾害预测防治技术研究[A];全国成矿理论与深部找矿新方法及勘查开发关键技术交流研讨会论文集[C];2010年
10 余进荣;李保延;王冬泉;;关于防治冲击地压工作的几点认识[A];山东省煤矿冲击地压防治研讨会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 宁建民;华丰矿冲击地压预报防治达国际先进水平[N];经理日报;2008年
2 王连鹏;华丰煤矿强化冲击地压防治工作[N];经理日报;2007年
3 宁建民;华丰煤矿综合防治冲击地压矿井获新生[N];经理日报;2008年
4 傅玉祥 韩荣军 梁卫东;华丰矿科学防治冲击地压[N];中国煤炭报;2004年
5 赵劲松;重庆矿业携手辽宁工大治“地老虎”[N];经理日报;2008年
6 李玉帮;应用计算机信息预测冲击地压[N];中华合作时报;2003年
7 蒋荣宝;“双面喷浆、双道密闭”矿井防火效果好[N];经理日报;2007年
8 宋晓析;龙煤集团桃山矿 多举措迎战冲击地压[N];中华合作时报;2010年
9 宁建民;华丰矿数字化监测保安全[N];中国煤炭报;2006年
10 宁建民;应用新技术安全开采深部煤炭[N];现代物流报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 代高飞;岩石非线性动力学特征及冲击地压的研究[D];重庆大学;2002年
2 郭建卿;液固全耦合爆破致裂防治冲击地压机理与应用研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
3 王超;基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究[D];中国矿业大学;2011年
4 闫永敢;大同矿区冲击地压防治机理及技术研究[D];太原理工大学;2011年
5 兰天伟;大台井冲击地压动力条件分析与防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
6 张寅;深部特厚煤层巷道冲击地压机理及防治研究[D];中国矿业大学;2010年
7 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年
8 宋大钊;冲击地压演化过程及能量耗散特征研究[D];中国矿业大学;2012年
9 刘卫东;冲击地压预测的声发射信号处理关键技术研究[D];中国矿业大学;2009年
10 陈世海;冲击地压电磁辐射前兆信息识别技术研究[D];中国矿业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王立刚;机床切削颤振的非线性振动研究[D];天津大学;2004年
2 钱鋆;水声信号的非线性动力学检测[D];东南大学;2006年
3 刘铸永;基于小波分析数值求解几类非线性动力学问题[D];湖南大学;2004年
4 童珊;视觉信息处理过程中脑电信号的非线性动力学研究[D];四川大学;2005年
5 王书旺;一种基于耦合映象格子模型的非线性信号处理方法[D];汕头大学;2005年
6 李晓利;基于小波神经网络的化工安全评价研究[D];太原理工大学;2007年
7 王坤飞;船舶横摇运动中的混沌及其鲁棒控制[D];大连海事大学;2009年
8 焦兵;沪市股指的非线性动力学特征研究[D];兰州大学;2009年
9 梁从兴;扁柱面网壳的非线性动力学行为[D];兰州理工大学;2005年
10 谢明强;非线性动力学在脑机接口中的应用[D];浙江大学;2006年
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