《巖土空洞周圍的壓力拱及其特性》由宋宏偉、 杜曉麗等人，介紹了巖土中的一種與巖土空洞穩定 性有關的特殊自然現象——壓力拱的概念 和研究現狀，著重介紹了作者對壓力拱及其特性的 新研究成果：大跨度地下巖石工程 辱力拱研究、節理圍巖成拱特性研究、雙隧道圍巖壓 力拱研究與應用、煤礦常見斷面錨 噴巷道壓力拱特性及穩定性研究、采場圍巖壓力拱演 化研究與應用、城市深基坑壓力拱 成拱特性研究。
宋宏偉，男，1958年10月生于云南元江，工學博士。現任中國礦業大學教授、博士生導師、教授委員會副主任。1987年至今，在中國礦業大學任教，從事礦井建設工程、土木工程專業教學和科研工作。研究興趣為巖石力學與地下工程穩定性、計算機數值模擬等。指導巖土、結構、隧道、市政、減災方向研究生。1990年澳大利亞新南威爾士大學(urliverslty of New Sout Wales)訪問學者，2003—2004年任新加坡南洋理工大學(Nanyang TechrIologicaluniversity)研究員，2005年任云南大學教授，現(曾)兼任國際巖石力學學會(1SRM)會員、國際隧道學會(1TA)會員、新加坡隧道與地下建筑學會(TLJCSS)會員、中國煤炭工業協會煤礦支護專家、江蘇省巖石力學與工程學會理事等職。獲江蘇省青年骨干教師、江蘇省333工程培養對象等榮譽稱號，獲國家能源部科技進步二等獎、國家教委科技進步二等獎。主持國家973子項目和國家自然科學基金等項目。主編《煤礦總工程師技術手冊》第三篇礦井建設技術和高校“十一五“規劃教材《井巷工程》等書籍，與人合《巷道圍巖松動圈支護理論及其應用技術》和《中國煤礦軟巖巷道支護理論與實踐》等作。指導研究生45名，在國內外100多篇。 杜曉麗，女，1977年11月生于山東沂南。2008年9月至2011年6月在中國礦業大學力學與建筑工程學院攻讀博士學位，2011年7月就業于安徽理工大學土木建筑學院，從事巖土工程專業的教學和科研工作。在國內外期刊上10余篇，參編”十二五”規劃教材《隧道工程》等書籍。
1 緒論 1.1 圍巖載荷理論研究進展 1.1.1 自然平衡拱理論 1.1.2 太沙基理論 1.1.3 彈性介質學說 1.1.4 塑性介質學說 1.1.5 松動裂隙學說 1.1.6 彈塑性介質學說 1.1.7 巖體波速分類學說 1.1.8 破碎區圖示學說 1.1.9 不連續區學說 1.1.10 松動圈巷道支護理論 1.1.11 圍巖載荷理論的評述 1.2 壓力拱及其特性的研究進展 1.2.1 壓力拱承載結構理論的提出 1.2.2 壓力拱的概念與特征 1.2.3 壓力拱的判斷依據 1.2.4 圍巖成拱特性研究進展2 大跨度地下巖石工程壓力拱研究 2.1 問題的提出 2.2 數值分析模型 2.2.1 模型尺寸及其參數 2.2.2 邊界條件及載荷模式 2.2.3 模擬試驗安排 2.2.4 數值模擬的具體步驟 2.3 均質模型模擬結果及分析 2.3.1 壓力拱的確定 2.3.2 模擬結果分析 2.3.3 壓力拱厚度的回歸方程 2.4 有節理模型模擬結果及分析 2.4.1 單組節理的分析 2.4.2 兩組節理的分析 2.4.3 三組節理的分析 2.4.4 節理組數對壓力拱形狀影響的比較 2.5 本章小結3 節理圍巖成拱特性研究 3.1 問題的提出 3.2 數值分析模型和參數 3.3 硬巖和軟巖節理圍巖中壓力拱的比較 3.3.1 硬巖中圍巖壓力拱分析 3.3.2 軟巖中圍巖壓力拱分析 3.4 單組節理對壓力拱的影響 3.4.1 節理間距對壓力拱的影響 3.4.2 節理傾角對壓力拱的影響 3.5 兩組節理對壓力拱的影響 3.5.1 節理間距對壓力拱的影響 3.5.2 節理傾角對壓力拱的影響 3.5.3 節理參數對壓力拱的影響 3.6 側壓系數對壓力拱的影響 3.6.1 單組節理下側壓系數對壓力拱的影響 3.6.2 兩組節理下側壓系數對壓力拱的影響 3.7 跨度對壓力拱的影響 3.7.1 單組節理圍巖中跨度對壓力拱的影響 3.7.2 兩組節理圍巖中跨度對壓力拱的影響 3.8 斷面形狀對壓力拱的影響 3.8.1 單組節理圍巖中斷面形狀對壓力拱的影響 3.8.2 兩組節理圍巖中斷面形狀對壓力拱的影響 3.9 壓力拱和圍巖的變形關系的研究 3.9.1 單組節理圍巖中壓力拱對圍巖變形的影響 3.9.2 兩組節理圍巖中壓力拱對圍巖變形的影響 3.9.3 壓力拱內邊界與圍巖變形的關系 3.10 本章小結4 雙隧道圍巖壓力拱研究與應用 4.1 問題的提出 4.2 數值分析模型 4.2.1 數值模型與參數 4.2.2 模擬試驗安排 4.2.3 數據提取路徑 4.3 雙隧道圍巖應力規律分析 4.3.1 埋深變化時圍巖應力的變化分析 4.3.2 中心間距變化時圍巖應力的變化分析 4.3.3 埋深變化時地面沉降位移的變化分析 4.4 雙隧道合理布置位置的分析 4.4.1 合理埋深和中心間距的概念 4.4.2 雙隧道合理埋深的分析 4.4.3 雙隧道合理中心間距的分析 4.5 用壓力拱確定地下硐室群合理間距的應用 4.5.1 工程概況 4.5.2 數值分析模型的建立 4.5.3 數值模擬分析方法 4.5.4 模擬得到的壓力拱的分析 4.5.5 模擬結果分析 4.6 本章小灶.5 煤礦常見斷面錨噴巷道壓力拱特性及穩定性研究 5.1 問題的提出 5.2 數值模型和參數 5.2.1 基本假定 5.2.2 數值模型與模擬方案 5.2.3 應力提取路徑 5.3 常見斷面下壓力拱變化規律分析 5.3.1 矩形巷道壓力拱變化規律分析 5.3.2 梯形巷道壓力拱變化規律分析 5.3.3 直墻拱形巷道壓力拱變化規律分析 5.3.4 圓形巷道壓力拱變化規律分析 5.4 常見斷面下錨桿提高圍巖承載力分析 5.5 常見斷面下錨固壓縮拱與壓力拱關系分析 5.5.1 常見斷面下的錨固壓縮拱 5.5.2 常見斷面下壓縮拱和壓力拱的關系 5.6 本章小結6 采場圍巖壓力拱演化研究與應用 6.1 問題的提出 6.2 數值模擬過程 6.2.1 數值分析方法的選取 6.2.2 基本假定 6.2.3 屈服準則的選取 6.2.4 采礦工程數值模型的建立 6.2.5 模擬安排 6.3 數值模擬結果分析 6.3.1 工作面走向圍巖壓力拱成拱系數變化規律 6.3.2 工作面傾向圍巖壓力拱成拱系數變化規律 6.4 采礦巖石壓力拱演化規律分析 6.4.1 工作面走向圍巖壓力拱演化規律分析 6.4.2 工作面傾向圍巖壓力拱演化規律分析 6.5 采場壓力拱空間形態變化規律 6.6 采礦巖石壓力拱影響因素分析 6.6.1 數值模型的建立及求解 6.6.2 模型建立及數據提取路徑 6.6.3 數值模擬結果分析 6.7 壓力拱演化規律在沖擊地壓問題中的應用 6.7.1 問題的提出 6.7.2 采場數值模型模擬分析 6.7.3 工作面開采前后采場應力位移場分析 6.7.4 工作面開采過程中圍巖壓力拱演化規律分析 6.7.5 二水平軌道大巷壓力拱和松動圈的模擬分析 6.7.6 二水平軌道大巷沖擊地壓危險區域劃分 6.8 本章小結7 城市深基坑壓力拱成拱特性研究 7.1 問題的提出 7.2 數值分析模型 7.2.1 數值模型與參數 7.2.2 模型的數據提取路徑 7.3 深基坑成拱特性分析 7.4 深基坑壓力拱的相關因素分析 7.4.1 正交模型試驗方案 7.4.2 影響壓力拱厚度的因素分析 7.4.3 影響卸壓區深度的因素分析 7.5 深基坑成拱規律的回歸分析 7.5.1 影響壓力拱厚度因素回歸分析 7.5.2 影響卸壓區深度因素回歸分析 7.6 本章小結參考文獻 1 緒論 1.1 圍巖載荷理論研究進展 1.1.1 自然平衡拱理論 1.1.2 太沙基理論 1.1.3 彈性介質學說 1.1.4 塑性介質學說 1.1.5 松動裂隙學說 1.1.6 彈塑性介質學說 1.1.7 巖體波速分類學說 1.1.8 破碎區圖示學說 1.1.9 不連續區學說 1.1.10 松動圈巷道支護理論 1.1.11 圍巖載荷理論的評述 1.2 壓力拱及其特性的研究進展 1.2.1 壓力拱承載結構理論的提出 1.2.2 壓力拱的概念與特征 1.2.3 壓力拱的判斷依據 1.2.4 圍巖成拱特性研究進展 2 大跨度地下巖石工程壓力拱研究 2.1 問題的提出 2.2 數值分析模型 2.2.1 模型尺寸及其參數 2.2.2 邊界條件及載荷模式 2.2.3 模擬試驗安排 2.2.4 數值模擬的具體步驟 2.3 均質模型模擬結果及分析 2.3.1 壓力拱的確定 2.3.2 模擬結果分析 2.3.3 壓力拱厚度的回歸方程 2.4 有節理模型模擬結果及分析 2.4.1 單組節理的分析 2.4.2 兩組節理的分析 2.4.3 三組節理的分析 2.4.4 節理組數對壓力拱形狀影響的比較 2.5 本章小結 3 節理圍巖成拱特性研究 3.1 問題的提出 3.2 數值分析模型和參數 3.3 硬巖和軟巖節理圍巖中壓力拱的比較 3.3.1 硬巖中圍巖壓力拱分析 3.3.2 軟巖中圍巖壓力拱分析 3.4 單組節理對壓力拱的影響 3.4.1 節理間距對壓力拱的影響 3.4.2 節理傾角對壓力拱的影響 3.5 兩組節理對壓力拱的影響 3.5.1 節理間距對壓力拱的影響 3.5.2 節理傾角對壓力拱的影響 3.5.3 節理參數對壓力拱的影響 3.6 側壓系數對壓力拱的影響 3.6.1 單組節理下側壓系數對壓力拱的影響 3.6.2 兩組節理下側壓系數對壓力拱的影響 3.7 跨度對壓力拱的影響 3.7.1 單組節理圍巖中跨度對壓力拱的影響 3.7.2 兩組節理圍巖中跨度對壓力拱的影響 3.8 斷面形狀對壓力拱的影響 3.8.1 單組節理圍巖中斷面形狀對壓力拱的影響 3.8.2 兩組節理圍巖中斷面形狀對壓力拱的影響 3.9 壓力拱和圍巖的變形關系的研究 3.9.1 單組節理圍巖中壓力拱對圍巖變形的影響 3.9.2 兩組節理圍巖中壓力拱對圍巖變形的影響 3.9.3 壓力拱內邊界與圍巖變形的關系 3.10 本章小結 4 雙隧道圍巖壓力拱研究與應用 4.1 問題的提出 4.2 數值分析模型 4.2.1 數值模型與參數 4.2.2 模擬試驗安排 4.2.3 數據提取路徑 4.3 雙隧道圍巖應力規律分析 4.3.1 埋深變化時圍巖應力的變化分析 4.3.2 中心間距變化時圍巖應力的變化分析 4.3.3 埋深變化時地面沉降位移的變化分析 4.4 雙隧道合理布置位置的分析 4.4.1 合理埋深和中心間距的概念 4.4.2 雙隧道合理埋深的分析 4.4.3 雙隧道合理中心間距的分析 4.5 用壓力拱確定地下硐室群合理間距的應用 4.5.1 工程概況 4.5.2 數值分析模型的建立 4.5.3 數值模擬分析方法 4.5.4 模擬得到的壓力拱的分析 4.5.5 模擬結果分析 4.6 本章小灶. 5 煤礦常見斷面錨噴巷道壓力拱特性及穩定性研究 5.1 問題的提出 5.2 數值模型和參數 5.2.1 基本假定 5.2.2 數值模型與模擬方案 5.2.3 應力提取路徑 5.3 常見斷面下壓力拱變化規律分析 5.3.1 矩形巷道壓力拱變化規律分析 5.3.2 梯形巷道壓力拱變化規律分析 5.3.3 直墻拱形巷道壓力拱變化規律分析 5.3.4 圓形巷道壓力拱變化規律分析 5.4 常見斷面下錨桿提高圍巖承載力分析 5.5 常見斷面下錨固壓縮拱與壓力拱關系分析 5.5.1 常見斷面下的錨固壓縮拱 5.5.2 常見斷面下壓縮拱和壓力拱的關系 5.6 本章小結 6 采場圍巖壓力拱演化研究與應用 6.1 問題的提出 6.2 數值模擬過程 6.2.1 數值分析方法的選取 6.2.2 基本假定 6.2.3 屈服準則的選取 6.2.4 采礦工程數值模型的建立 6.2.5 模擬安排 6.3 數值模擬結果分析 6.3.1 工作面走向圍巖壓力拱成拱系數變化規律 6.3.2 工作面傾向圍巖壓力拱成拱系數變化規律 6.4 采礦巖石壓力拱演化規律分析 6.4.1 工作面走向圍巖壓力拱演化規律分析 6.4.2 工作面傾向圍巖壓力拱演化規律分析 6.5 采場壓力拱空間形態變化規律 6.6 采礦巖石壓力拱影響因素分析 6.6.1 數值模型的建立及求解 6.6.2 模型建立及數據提取路徑 6.6.3 數值模擬結果分析 6.7 壓力拱演化規律在沖擊地壓問題中的應用 6.7.1 問題的提出 6.7.2 采場數值模型模擬分析 6.7.3 工作面開采前后采場應力位移場分析 6.7.4 工作面開采過程中圍巖壓力拱演化規律分析 6.7.5 二水平軌道大巷壓力拱和松動圈的模擬分析 6.7.6 二水平軌道大巷沖擊地壓危險區域劃分 6.8 本章小結 7 城市深基坑壓力拱成拱特性研究 7.1 問題的提出 7.2 數值分析模型 7.2.1 數值模型與參數 7.2.2 模型的數據提取路徑 7.3 深基坑成拱特性分析 7.4 深基坑壓力拱的相關因素分析 7.4.1 正交模型試驗方案 7.4.2 影響壓力拱厚度的因素分析 7.4.3 影響卸壓區深度的因素分析 7.5 深基坑成拱規律的回歸分析 7.5.1 影響壓力拱厚度因素回歸分析 7.5.2 影響卸壓區深度因素回歸分析 7.6 本章小結 參考文獻
