本书分两部分系统介绍深部巷道围岩稳定性监测物理模拟实验方法。包括物理相似材料实验的基本概念、实验传感器与实验测量技术及实验数据处理方法、离散元数值实验方法；深部层状巷道围岩稳定性监测预警实验实例，相似实验模型的搭建、实验数据的采集与处理、数值模型的建立与结果分析等。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 物理模拟实验方法概述 1
1.1.1 相似理论与模拟实验 1
1.1.2 相似三定理 2
1.1.3 相似准则的导出方法 3
1.2 数值模拟方法概述 4
1.2.1 有限元法 4
1.2.2 有限差分法 5
1.2.3 边界元法 5
1.2.4 无界元法 6
1.2.5 离散元法 6
1.2.6 刚体节理元法 6
1.2.7 流形元法 7
1.3 巷道围岩稳定性监测技术简介 7
1.3.1 位移监测 7
1.3.2 微地震监测 8
1.3.3 电磁辐射监测 8
1.3.4 锚杆受力监测 8
1.3.5 多方法集成监测 8
1.4 小结与讨论 8
第2章 相似材料模拟实验 11
2.1 相似理论 11
2.1.1 相似及相似条件 11
2.1.2 量纲分析法(π定律) 17
2.1.3 单值条件 19
2.2 相似材料与相似比 20
2.2.1 相似材料模拟实验 20
2.2.2 物理相似及相似比的选择 21
2.3 荷载模拟与加载系统 22
2.4 量测系统 23
第3章 传感器与实验测量技术 25
3.1 电容式传感器、压电式传感器和压磁式传感器 25
3.1.1 电容式传感器 25
3.1.2 压电式传感器 26
3.1.3 压磁式传感器 28
3.2 电阻应变片和应变仪 30
3.2.1 电阻应变片 30
3.2.2 应变仪 37
3.3 数字图像相关测位移技术 41
3.3.1 数字图像相关理论简介 41
3.3.2 技术要点简介 43
第4章 实验数据处理技术 45
4.1 测量误差 45
4.1.1 误差分类 45
4.1.2 精密度、准确度和精度 46
4.2 单随机变量的数据处理 47
4.2.1 误差估计 47
4.2.2 误差的分布规律 49
4.2.3 可疑数据的舍弃 50
4.2.4 处理结果的表示 51
4.3 多变量数据的处理 53
4.3.1 一元线性回归 54
4.3.2 可线性化的非线性 56
4.3.3 多元线性回归 57
4.3.4 多项式回归 60
第5章 离散元数值实验法 62
5.1 离散元法概述 62
5.1.1 离散元法的发展历史 62
5.1.2 离散元法的发展现状 63
5.1.3 离散元法的基本思路 64
5.2 块体离散元法 65
5.2.1 多边形单元离散元法 65
5.2.2 多面体单元离散元法 67
5.3 块体离散元模拟软件简介 78
5.3.1 UDEC和3DEC简介 78
5.3.2 UDEC和3DEC的基本特点 79
5.3.3 UDEC和3DEC的功能优势 79
第6章 巷道围岩稳定性监测技术 81
6.1 位移监测 81
6.2 微地震监测 81
6.3 电磁辐射监测 83
6.4 锚杆受力监测 83
6.4.1 锚杆(索)支护力基础预警指标 84
6.4.2 锚杆(索)支护异常倾向识别指标 84
6.5 多参量信息监测 85
第7章 深部层状巷道围岩稳定性监测相似模型实验 87
7.1 工程背景与实验系统 87
7.1.1 工程背景 87
7.1.2 实验系统 88
7.2 相似参数与相似材料 90
7.2.1 相似准则 90
7.2.2 相似参数 91
7.2.3 相似材料 92
7.3 模型实验监测方案 94
7.3.1 小型恒阻大变形锚杆(索)受力监测 94
7.3.2 数字图像相关技术表面位移监测 102
7.3.3 应变片应变监测 104
7.4 模型实验过程 105
7.4.1 模型体设计与构建 105
7.4.2 物理模型实验加载方案 108
第8章 深部层状巷道围岩稳定性监测相似模拟实验结果 112
8.1 位移场演变分析 112
8.1.1 模型加载阶段水平位移场 112
8.1.2 模型加载阶段竖向位移场 114
8.1.3 模型破坏阶段位移场演化 116
8.2 关键点位移与应变特征分析 117
8.2.1 表面位移 117
8.2.2 内部应变 120
8.3 锚杆受力监测曲线特征分析 124
8.3.1 锚杆受力监测曲线 124
8.3.2 锚杆受力与变形监测曲线对比分析 126
第9章 锚杆(索)受力监测随岩层变化离散元模拟 128
9.1 深部层状岩体数值模型构建 128
9.1.1 模型条件 128
9.1.2 恒阻大变形锚杆(索)模拟 129
9.2 不同岩层倾角数值模拟 133
9.2.1 0°岩层数值模拟 134
9.2.2 15°岩层数值模拟 136
9.2.3 30°岩层数值模拟 139
9.2.4 45°岩层数值模拟 142
9.2.5 60°岩层数值模拟 145
9.2.6 75°岩层数值模拟 148
9.2.7 90°岩层数值模拟 151
9.3 岩层倾角变化对监测结果的影响 154
9.4 小结与讨论 156
主要参考文献 157
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