分形及损伤力学在矿山开采沉陷中的应用研究

摘要

岩体是经过漫长的地质演化过程而形成的复杂结构体，由于地质构造运动的影响，其内部存在大量的断层、节理、层理和地质弱面。这些地质结构面（即损伤）的存在，破坏了岩体的整体性，影响着岩体的变形性质和强度特性，从而导致岩体开采沉陷更加复杂，即：在规律上的非规范性、在程度上的剧烈性和在损害上的严重性。因此，仅采用常规的开采沉陷理论来分析和解决矿山开采沉陷工程问题已暴露出诸多的缺陷和不足。基于上述问题和认识，提出了矿山开采沉陷理论研究和实践应用的新思路：将损伤力学及分形几何等现代非线性科学应用于开采沉陷学科领域，在现有的开采沉陷理论基础上，进一步揭示岩体（特别是地质构造复杂的岩体）开采沉陷的更深层次的机理、特征和规律，进一步发展矿山开采沉陷学科，使其在理论上更完备、实践上更符合实际、工程预测上更准确、应用上切实可行。在此研究思路的指导下，就节理对岩体采动沉陷规律的影响、采动岩体裂隙分形分布及演化规律、采动断层活化的分形界面效应等３个问题进行了一系列的理论研究和实验研究：（１）初始节理（初始损伤）对采动岩体沉陷规律的影响研究①为了研究岩体内初始损伤（初始节理）对开采沉陷的影响规律，分别制作无节理和考虑节理倾角单因素的相似材?