高温效应下胶结充填体力学及水化动力学（矿业工程）

《高温效应下胶结充填体力学及水化动力学》

作者：张超 郭进平 王小林

定价：99.00元

出版时间：2026-06

ISBN：978-7-5240-0561-2

内容简介

书中以深部高温环境下胶结充填体为研究对象，从力学特性、水化机理到数值模拟与工程验证，实现了充填体跨尺度融合分析，为深部矿山安全高效充填开采提供了系统的理论与技术支撑。不仅在理论层面深化了对高温效应下胶结充填体力学与水化行为的认知，而且结合深部矿山实际提出了适用于现场的配比优化与安全控制技术。本书内容为解决深井充填体强度衰减和热害问题提供了可行途径，对提高采场充填稳定性具有直接指导意义。 本书突破传统局限、构建核心模型、填补技术空白并形成可推广技术体系，既为矿山高温充填设计与安全控制提供系统理论支撑和实用工具，助力行业数字化智能化转型，又能推动节能降耗与绿色矿山建设，为深部矿产资源高效绿色开发提供技术保障，契合国家资源安全与绿色发展战略。

目录

1概论1

1.1温度对胶结充填体稳定性的影响和工程意义1

1.2温度对胶结充填体力学特性影响的相关进展3

1.2.1胶结充填体发展概况3

1.2.2温度对胶结充填体力学特性的影响4

1.2.3混凝土领域相关成果参考与借鉴6

1.3胶结充填体宏微观水化机理的相关进展7

1.3.1胶结充填体水化机理8

1.3.2胶结充填体本构模型9

1.3.3胶结充填体水化动力学特征11

1.4深部开采环境下胶结充填体的关键科学问题13

2不同养护温度下胶结充填体力学特性及破坏模式17

2.1引言17

2.2试验材料及方案18

2.2.1试验材料分析18

2.2.2试验设备及方案21

2.3宏观力学特征分析23

2.3.1单轴抗压强度分析23

2.3.2弹性模量分析26

2.3.3应力-应变曲线及能量演化分析30

2.4声发射特征分析36

2.4.1声发射特征参数36

2.4.2声发射振铃计数分析37

2.4.3声发射b值分析40

2.5声发射定位及破坏特征41

2.5.1声发射定位原理41

2.5.2声发射事件时空演化特征42

2.5.3声发射损伤破坏演化规律46

3温度效应下胶结充填体本构模型及数值模拟分析52

3.1引言52

3.2考虑养护条件的胶结充填体本构模型构建52

3.2.1考虑初始孔隙的胶结充填体损伤本构模型52

3.2.2温度-时间效应胶结充填体损伤本构模型58

3.3胶结充填体本构模型特征分析62

3.3.1胶结充填体本构模型验证62

3.3.2胶结充填体损伤演化及温度特征65

3.4温度效应下胶结充填体本构模型数值模拟67

3.4.1模型的开发环境及开发流程68

3.4.2模型在软件中的差分形式推导69

3.4.3数值模拟结果验证74

3.4.4胶结充填体温度效应变化特征77

4不同养护温度下胶结充填体水化机理及力-热关联机制84

4.1引言84

4.2不同养护温度下胶结充填体水化产物分析85

4.2.1胶结充填体孔隙特征分析85

4.2.2胶结充填体微观形貌分析90

4.2.3胶结充填体水化产物量化分析97

4.2.4胶结充填体水化产物演化机理101

4.2.5胶结充填体宏-微观关联性分析103

4.3不同养护温度下胶结充填体水化机理105

4.3.1内部温度与含水率演化特征107

4.3.2电阻率演化特征109

4.3.3水化放热演化特征110

4.3.4低场核磁共振水化分析112

4.4不同养护温度下胶结充填体力-热关联分析115

4.4.1胶结充填体力-热关联特征分析115

4.4.2多元信息融合的胶结充填体强度预测118

5温度效应下胶结充填体水化动力学特征及模拟分析122

5.1引言122

5.2边界成核-生长(BNG)模型123

5.2.1模型推导过程123

5.2.2模型分析及改进方向125

5.3修正BNG模型构建128

5.3.1胶结充填体水化动力学机理128

5.3.2胶结充填体水化动力学模型129

5.3.3水化动力学模型拟合132

5.3.4水化动力学模型特征参数分析137

5.4基于CEMHYD3D的水化动力学模拟分析143

5.4.1CEMHYD3D水化规则143

5.4.2胶结充填体水化模拟实现146

5.4.3胶结充填体水化模拟结果分析151

6高温金属矿充填开采数值模拟及强度优化162

6.1引言162

6.2矿山背景及模型构建163

6.2.1矿山背景介绍163

6.2.2矿区三维模型构建164

6.3高温金属矿充填开采数值模拟结果及分析169

6.3.1采场温度变化特征分析169

6.3.2采场力学变化特征分析175

6.3.3采场稳定性分析183

6.4高温金属矿充填开采强度优化185

6.4.1高温开采胶结充填体参数优选185

6.4.2高温开采胶结充填体强度需求188

6.4.3上向水平分层充填开采技术现场应用190

6.5深部金属矿充填开采温度监测及安全调控192

6.5.1胶结充填体现场温度监测192

6.5.2胶结充填体稳定性安全调控194

参考文献200