岩石非线性动力学理论及其应用 岩石失稳破坏与冲击地压发生机理及预测2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章　绪论1

1.1 引言1

1.2　非线性动力学研究现状2

1.3　冲击地压研究现状4

1.3.1 在冲击地压机理方面的研究4

1.3.2　在实验方法和手段方面的研究6

1.3.3　在损伤力学方面的研究8

1.4　非线性动力学在冲击地压中的研究现状11

1.5　研究方法和内容13

第2章　压缩荷载作用下煤岩损伤扩展规律实验研究15

2.1 CT检测理论15

2.1.1 CT检测技术的发展历史15

2.1.2 CT检测的数学原理16

2.1.3　研究实验所用CT机17

2.2　CT机专用煤岩单轴（三轴）加载系统18

2.2.1　设备概况18

2.2.2 实验方法18

2.3　单轴压缩荷载下煤岩损伤扩展机理CT实验19

2.3.1 实验概况19

2.3.2　实验结果分析20

2.3.3　单轴压缩时煤岩损伤扩展细观规律29

2.4　结语35

第3章　煤岩体损伤力学分析37

3.1　煤岩体损伤描述37

3.1.1　煤岩体损伤张量37

3.1.2　净应力张量40

3.1.3　本构关系和损伤演变方程41

3.2　煤岩体动力损伤力学分析42

3.2.2　煤岩体动力损伤分析的数值方程43

3.2.1 煤岩体损伤的动力学方程43

3.2.3 刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵与煤岩体损伤的关系44

3.3　煤岩体动态CT实验的损伤描述48

3.3.1　基于CT数的损伤变量48

3.3.2　CT数减小率49

3.3.3　煤岩损伤CT数分布的特性规律49

3.4　煤岩一维弹脆性损伤本构模型51

3.4.1　煤岩损伤本构模型51

3.4.2 单轴压缩下煤岩损伤本构模型及损伤演化方程54

3.5　损伤结构的有限元分析57

3.6　损伤结构有限元分析的实现60

3.6.1　有限元分析方法60

3.6.2　损伤及变形耦合计算的特点及方法62

4.1　混沌的本质特征65

第4章　煤岩CT实验中的分叉与混沌特征65

4.2　混沌概念的界定67

4.3　煤岩CT实验中的分叉和混沌特征68

4.4　复杂构形与元胞自动机74

4.4.1　一维元胞自动机75

4.4.2　元胞自动机的推广76

4.4.3 元胞自动机的动力学行为分类77

4.4.4　用元胞映射求解Logistic方程78

4.4.5　用迭代法求解Logistic方程79

第5章　冲击地压的粘滑失稳机理及非线性动力学行为分析83

5.1 引言83

5.2　冲击地压的粘滑失稳机理84

5.2.1 冲击地压的失稳机理84

5.2.2 冲击地压系统的静力特性85

5.2.3　冲击地压系统的动力特性86

5.3 冲击地压系统的非线性动力学行为和演化行为87

5.4　结语102

第6章　冲击地压的自组织特征研究105

6.1 引言105

6.2　冲击地压系统的建模107

6.3　复杂系统建模的自组织原理108

6.3.1 复杂系统建模的基本途径108

6.3.2 冲击地压系统模型自组织原理109

6.4　冲击地压动力方程的基本反演方法112

6.5 冲击地压系统的演化和突进分析114

6.5.1 冲击地压两子系统相互作用时系统演化与突进的相图分析114

6.5.2　一般两子系统相互作用时系统演化与突进的相图分析118

6.5.3　相图法在冲击地压分析中的优点122

6.6　冲击地压和煤岩CT实验中的自组织特征123

6.6.1 自然界的自组织特性123

6.6.2　冲击地压的分形特征124

6.6.3　冲击地压中的自组织特征125

6.6.4　砚石台煤矿冲击地压临界深度的确定127

6.6.5　煤岩CT实验中的自组织特征131

6.7　结语137

第7章　砚石台矿冲击地压及其突变理论分析139

7.1 引言139

7.2　砚石台煤矿地质条件概述139

7.2.1 井田地层140

7.2.2　矿区地质构造140

7.2.3　砚石台矿煤岩物理力学特性141

7.2.4　砚石台煤矿地应力分析142

7.3　砚石台矿冲击地压的地质力学模型143

7.4　砚石台矿冲击地压的突变理论模型145

7.4.1 引言145

7.4.2 突变理论的数学模型146

7.4.3　顶底板岩体和煤层系统的尖点突变模型147

7.5　采掘活动诱发冲击地压的机制分析152

7.5.1 临界微扰诱发冲击地压的机制153

7.5.2　超前强扰诱发冲击地压的机制154

7.6　结语156

第8章　人工神经网络和遗传算法相结合的方法在冲击地压预测中的应用157

8.1 引言157

8.2　人工神经网络的预测方法158

8.2.1　人工神经网络的基本原理158

8.2.2　BP人工神经网络算法的数学描述159

8.2.3 标准BP算法存在的问题及其原因160

8.2.4　BP算法的改进161

8.2.5　BP神经网络的网络结构和参数η，α的确定162

8.3　遗传算法（GA）的原理167

8.3.1 GA的生物学背景167

8.3.2 简单遗传算法的原理介绍168

8.3.3 简单遗传算法的选择、杂交、变异运算169

8.3.4　遗传算法的数学基础171

8.4　BP神经网络和遗传算法相结合预测冲击地压172

8.4.1 用遗传算法调节人工神经网络结构173

8.4.2　GA和BP神经网络相结合预测冲击地压的运算流程173

8.5 冲击地压预测软件BPAGA Tools的实现175

8.5.1 BPAGA Tools面向对象性设计思想175

8.5.2 BPAGA Tools C/S模式数据库设计思想175

8.5.3 BPAGA Tools的系统结构及其实现177

8.6 BPAGA Tools的运行实例178

8.6.1 BPAGA Tools的使用指南178

8.6.2 BPAGA Tools的运行实例182

8.6.3 BPAGA Tools的其他功能185

8.7　结语185