金属矿充填固化过程监测理论与技术

针对金属矿充填固化过程多场性能监测理论及技术研究的需求，《金属矿充填固化过程监测理论与技术》全面阐述金属矿充填固化过程的多场性能监测方法以及相关理论研究，具体内容包括充填固化过程多场性能的监测方法，多因素条件下多场性能监测案例，多场性能演化规律、作用机理、关联机制，强度-多场性能表征模型，多场性能数值模拟，多场性能原位监测工程实践等，建立充填固化过程多场性能监测理论的学术架构，对未来多场性能的研究方向以及发展趋势进行展望。

序
前言
第1章 绪论 1
1.1 充填采矿技术的发展历程 2
1.1.1 国外充填技术发展历程 3
1.1.2 国内充填技术发展历程 4
1.2 金属矿充填固化过程研究的重要性 6
1.3 金属矿充填固化过程研究与应用现状 7
1.3.1 金属矿充填固化过程理论研究与应用现状 7
1.3.2 金属矿充填固化过程监测技术研究现状 9
1.3.3 金属矿充填固化过程数值模拟研究现状 11
1.4 金属矿充填固化行为学术架构 12
参考文献 15
第2章 初始温度对充填固化过程的影响 19
2.1 自制固化过程性能监测装置及实验方法 20
2.1.1 自制充填固化过程监测装置 20
2.1.2 实验材料及实验方法 21
2.2 初始温度对充填固化过程内部温度的影响 23
2.3 初始温度对充填固化过程体积含水率的影响 24
2.4 初始温度对充填固化过程基质吸力的影响 25
2.5 初始温度对充填固化过程电导率的影响 26
2.6 初始温度对充填固化过程单轴抗压强度的影响 27
2.7 初始温度对充填固化行为影响机理分析 29
参考文献 33
第3章 质量浓度对充填固化过程的影响 36
3.1 新型固化过程性能监测装置及实验方法 36
3.1.1 新型充填固化过程监测装置 36
3.1.2 实验材料及实验方法 39
3.2 质量浓度对充填固化过程体积含水率的影响 44
3.3 质量浓度对充填固化过程基质吸力的影响 45
3.4 质量浓度对充填固化过程电导率的影响 46
3.5 质量浓度对充填固化过程单轴抗压强度的影响 47
3.6 质量浓度对充填固化行为影响机理分析 49
3.6.1 充填料水化产物实验分析 50
3.6.2 充填体孔隙结构实验分析 55
参考文献 62
第4章 灰砂比对充填固化过程的影响 63
4.1 灰砂比对充填固化过程研究的实验方法 63
4.2 灰砂比对充填固化过程体积含水率的影响 65
4.3 灰砂比对充填固化过程基质吸力的影响 66
4.4 灰砂比对充填固化过程电导率的影响 68
4.5 灰砂比对充填固化过程单轴抗压强度的影响 69
4.5.1 充填体单轴抗压强度随养护时间的变化规律 69
4.5.2 充填体单轴抗压强度随灰砂比变化规律 70
4.5.3 充填体单轴抗压强度与养护时间关系分析 70
4.6 灰砂比对充填固化行为的影响机理分析 71
参考文献 77
第5章 充填固化过程多场性能同时演绎关联机制 79
5.1 充填料水-力学性能关联性分析 79
5.1.1 充填料自干燥行为 79
5.1.2 室温条件下充填料水-力学性能 80
5.1.3 不同质量浓度条件下充填料水-力学性能 81
5.1.4 不同灰砂比条件下充填料水-力学性能 83
5.2 充填料水-化学反应-力学关联性分析 84
5.2.1 充填料水化-硬化机理 84
5.2.2 初始温度条件下充填料水化反应速率与体积含水率关系 87
5.2.3 不同质量浓度条件下充填料水化反应速率与体积含水率的关系 90
5.2.4 不同灰砂比条件下充填料水化反应速率与体积含水率的关系 91
5.3 充填料热-化学反应-力学性能关联性分析 94
5.3.1 温度效应下水化反应动力学 94
5.3.2 初温效应下充填料水化度-凝结模型 96
5.4 充填料热-水-力-化多场性能同时演绎关联机制 99
5.4.1 初温效应下充填料多场性能关联机制 99
5.4.2 质量浓度影响下充填料多场性能关联机制 102
5.4.3 灰砂比影响下充填料多场性能关联机制 104
参考文献 106
第6章 基于固化性能监测的充填体强度协同表征 107
6.1 充填体强度与基质吸力的关系 107
6.1.1 不同初始温度条件下基质吸力与强度的关系 107
6.1.2 不同料浆浓度条件下基质吸力与强度的关系 110
6.1.3 不同灰砂比条件下基质吸力与强度的关系 112
6.1.4 无影响因素条件下基质吸力与强度关系 115
6.2 充填体强度与体积含水率的关系 116
6.2.1 不同初始温度条件下体积含水率与强度的关系 116
6.2.2 不同料浆浓度条件下体积含水率与强度关系 117
6.2.3 不同灰砂比条件下体积含水率与强度关系 120
6.3 充填体强度与电导率的关系 121
6.3.1 不同初始温度条件下电导率与强度的关系 121
6.3.2 不同料浆浓度条件下电导率与强度的关系 123
6.3.3 不同灰砂比条件下电导率与强度的关系 125
6.4 多场性能对充填体强度的协同表征 127
6.4.1 不同初始温度条件下充填体强度的协同表征 127
6.4.2 不同料浆浓度条件下充填体强度的协同表征 128
6.4.3 不同灰砂比条件下充填体强度的协同表征 129
参考文献 130
第7章 充填固化过程热-水-力-化耦合固结模型 131
7.1 建模方法 132
7.2 多物理场模型的建立 133
7.2.1 孔隙连续性 133
7.2.2 热-水-力-化全耦合固结模型 142
7.3 模型验证 144
7.3.1 应力和动态热载荷作用下充填固化的固结行为 145
7.3.2 高柱实验 148
7.3.3 标准固结实验 148
参考文献 151
第8章 充填固化过程多场耦合全域数值仿真 154
8.1 充填体固结过程多场耦合原位模拟方法 155
8.2 采场围岩与充填体相互作用下充填体固结过程分析 157
8.2.1 围岩粗糙度 157
8.2.2 采场几何形状 158
8.3 充填料制备及养护对充填体固结过程的影响分析 160
8.3.1 充填料配比 160
8.3.2 养护时间 161
8.4 采空区充填作业及挡墙排水对充填体固结过程的影响分析 163
8.4.1 充填速率 163
8.4.2 排水条件 163
参考文献 165
第9章 充填固化过程多场性能监测工程应用 167
9.1 充填料固化过程多场性能原位监测方法 168
9.1.1 监测装置 168
9.1.2 实施方式 169
9.1.3 应用前景 171
9.2 充填料固化过程多场性能监测半工业试验 172
9.2.1 监测装置和方法 172
9.2.2 泌水条件下相似模拟实验结果及分析 176
9.2.3 不泌水条件下的相似模拟实验结果及分析 180
9.2.4 泌水与不泌水条件多场性能对比研究 183
9.3 真实采场充填料固化过程原位监测 184
9.3.1 实验装置 184
9.3.2 实验采空区 185
9.3.3 实验步骤 186
9.3.4 –540水平内应力、孔隙水压力演化规律 187
9.3.5 –540水平温度演化规律 188
9.3.6 –508水平孔隙水压力、压应力变化规律 189
9.3.7 不同泌水条件下孔隙水压力对比分析 190
参考文献 190
第10章 研究展望 192
10.1 金属矿充填固化理论 192
10.2 充填固化过程性能监测衍生的充填体强度设计准则 193
10.3 充填固化过程多场性能全域数值仿真 193
10.4 基于多场性能演化的充填体安全预警技术 194
10.5 多场性能监测传感器自主化和无线化 195
10.6 多场性能监测工程化应用推广 195
参考文献 196