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第1章 绪论1

1．1 引言1

1．2 注浆加固理论的国内外研究现状及发展2

1．2．1 注浆技术的发生与发展简况3

1．2．2 注浆理论研究现状4

1．2．3 注浆方法和注浆工艺研究5

1．2．4 岩体结构理论的研究现状6

1．2．5 注浆加固体理论及其本构关系研究7

1．3 软弱层带爆炸荷载作用下裂隙扩展机理研究现状8

1．3．1 国外关于软弱层带爆破破碎机理研究综述8

1．3．2 国内关于软弱岩体爆破破碎机理研究的发展11

1．4 爆炸荷载作用下软弱层带裂纹增强扩展的应用研究14

1．4．1 聚能射孔人工造缝增产石油技术14

1．4．2 地下深水井爆炸增水技术15

1．4．3 高瓦斯矿井煤巷超深孔松动卸压增强瓦斯抽排技术15

1．4．4 软弱层带爆炸注浆技术研究16

1．5 本书的主要研究内容17

参考文献18

第2章 软弱层带工程特征分析23

2．1 软弱层带的自然特征23

2．2 软弱面的工程分类及特征分析25

2．2．1 软弱面分级25

2．2．2 软弱面的间距和贯通性29

2．3 软弱带分级及工程特性29

2．4 软弱岩体的分形特征及分形损伤参量30

2．4．1 软弱岩体的分形特征30

2．4．2 软弱节理岩体的分形损伤参量及确定方法32

2．5 软弱层带裂隙网络模型的Monte-Carlo模拟34

2．6 本章小结36

参考文献36

第3章 爆炸应力波通过软弱层带的破岩特征及其能量分布研究39

3．1 冲击波作用形成的粉碎区41

3．2 裂隙区的应力及应力波作用下破坏区43

3．2．1 裂隙区的应力43

3．2．2 应力波作用下的压坏区半径44

3．2．3 应力波作用下的裂隙区44

3．3 计及应力波损伤作用下的爆炸裂纹传播45

3．3．1 有效应力强度因子的引入45

3．3．2 断裂模型及过程45

3．3．3 裂纹起裂和止裂条件46

3．3．4 裂纹扩展速度47

3．3．5 裂纹最终长度47

3．4 应力波能量随最小抵抗变化规律48

3．4．1 模型材料设计及实验方法48

3．4．2 利用Adina程序计算应力波能量随抵抗变化规律的结果及分析48

3．4．3 应力波能量49

3．4．4 应力波能量中破碎能与最小抵抗线的关系50

3．5 本章小结51

参考文献52

第4章 爆炸注浆机理研究及工程应用54

4．1 锚注支护加固作用原理分析54

4．2 爆炸注浆复合支护机理分析57

4．3 谢桥煤矿—720m西翼轨道石门爆炸注浆复合支护工程实践58

4．3．1 工程概况58

4．3．2 巷道变形严重段爆炸注浆修复原则及施工方案60

4．3．3 围岩深孔爆破扩展裂隙参数计算61

4．3．4 深部围岩爆炸致裂爆破器材的选择63

4．3．5 装药量确定63

4．3．6 深部围岩爆炸致裂位置及炮眼布置参数的确定64

4．3．7 装药结构设计和起爆方式65

4．3．8 爆炸注浆施工工艺66

4．3．9 注浆施工67

4．4 围岩加固效果检测70

4．4．1 围岩松动范围测试70

4．4．2 巷道修复前围岩松动范围测试70

4．4．3 巷道修复后围岩松动范围及注浆加固效果71

4．4．4 巷道修复前后围岩声速变化测试71

4．4．5 锚注及锚注—深部围岩爆炸致裂试验段变形观测与分析72

4．5 超深孔爆炸压裂注浆加固破碎带技术74

4．5．1 过断层方案74

4．5．2 超前钻孔位置的选择及注浆孔的布置77

4．5．3 深孔爆炸压裂断层破碎带爆破参数选取及施工79

4．5．4 注浆方法及效果79

4．6 本章小结81

参考文献81

第5章 软弱层带爆破破碎的数值模拟84

5．1 非线性动力学有限元分析ANSYS／LS-DYNA程序算法原理85

5．1．1 程序简介85

5．1．2 控制方程组86

5．1．3 空间有限元离散化88

5．2 材料模型及状态方程89

5．2．1 炸药燃烧模型89

5．2．2 岩石材料模型90

5．2．3 软弱带材料模型91

5．3 计算模型91

5．4 计算结果与分析93

5．4．1 炸药在岩石介质中爆炸，软弱带厚度为50cm95

5．4．2 炸药在软弱层带介质中爆炸，岩石介质厚度为50cm102

5．4．3 炸药在岩石介质中爆炸，断层软弱带的厚度为300cm109

5．5 本章小结116

参考文献117

第6章 爆炸荷载作用下裂隙岩体内裂纹扩展规律的实验研究120

6．1 测试原理120

6．1．1 直流电透视法的原理121

6．1．2 高密度电阻率法测试的原理122

6．1．3 地震波检测方法及原理124

6．1．4 数据资料的处理与分析128

6．2 裂隙岩体内裂纹扩展范围的实验测试129

6．2．1 绿苑山庄测试点工程地质概况129

6．2．2 试验方案130

6．2．3 普通电法测试及结果分析135

6．2．4 高密度电法测试及结果分析136

6．2．5 地震法CT成像技术测试结果与分析139

6．3 谢桥矿—720m石门围岩深部松动爆破电法CT测试141

6．4 本章小结144

参考文献145

第7章 爆破裂纹扩展控制的试验研究146

7．1 装药不耦合系数对爆破裂纹控制的试验研究147

7．1．1 不耦合系数与爆破作用的关系147

7．1．2 不耦合系数对爆破裂纹控制的模型试验研究149

7．2 爆炸荷载作用下刻槽炮孔动态裂纹扩展规律152

7．2．1 刻槽炮孔内爆生气体压力153

7．2．2 启裂和止裂154

7．2．3 大理石刻槽爆破试验159

7．3 本章小结162

参考文献163

第8章 地下深孔聚能射孔注浆技术及应用研究165

8．1 聚能装药穿孔爆破作用机理165

8．1．1 聚能装药定向开裂造缝机理165

8．1．2 聚能装药金属流定向造缝过程166

8．1．3 聚能效用的影响因素167

8．2 射孔弹及高能气体压裂技术171

8．3 爆炸成形弹丸（EFP）及其射孔机理173

8．4 工程应用实例178

8．4．1 冻结管射孔注浆治理井筒178

8．4．2 煤矿地面注浆孔射孔压裂治理井底车场突水事故184

8．5 本章小结186

参考文献187

第9章 成果与应用前景188

9．1 主要成果总结188

9．2 问题和展望191