為了推進綠色礦山發展，提高礦山固廢資源化利用能力和應用領域，本書以礦山尾砂和纖維膠結材料為研究對象，采用室內試驗、理論分析和數值模擬相結合的方法，對纖維增強尾砂膠結材料的損傷破壞特性進行系統研究。主要內容包括纖維增強尾砂膠結材料力學特性分析及能量演化特征、不同灰砂比纖維增強尾砂膠結材料初始微觀結構、基于聲發射技術纖維增強尾砂膠結材料的細觀破壞機理和損傷演化過程、基于高斯混合移動平均濾波法的纖維增強尾砂膠結材料裂紋分類、基于數字圖像方法的纖維增強尾砂膠結材料表面損傷演化特征、纖維增強尾砂膠結材料的損傷模型及單軸壓縮下不同纖維作用下尾砂膠結材料數值模擬等。
1999.09——2003.06 河南理工大學 采礦工程 獲學士學位
◆ 2003.09——2006.01 江西理工大學 采礦工程 獲碩士學位
◆ 2008.09——2011.01 北京科技大學 工程力學 獲博士學位
◆ 2015.10——2017.12 中南大學 礦業工程 博士后2021.07——至今 生態環境部固體廢物與化學品管理技術中心 部門室主任、教授
◆ 2006.03——2021.07 江西理工大學 任專業教師，助教、講師、副教授、教授礦業工程（礦山固廢綜合利用及生態環境修復、環境污染防控及政策、工程巖體監測及穩定性）獲省部級科技進步二等獎1項，獲中國有色金屬學會科技論文獎二等獎1項。Editorial Advisory Board Member of Cambridge Scholars Publishing（劍橋學者出版社編委會委員）、國家土壤污染防治先行區建設指導幫扶專家、農業面源污染治理與監督指導專家、國家礦山安全監察局專家、多個省份科技專家庫專家；《中國有色金屬學報》中、英文版第一屆青年編委、《礦冶》、《有色金屬（礦山部分）》等期刊青年編委；中國巖石力學與工程學會礦山采動損害與生態修復專業委員會第一屆委員會副主任委員，中國有色金屬學會環境保護專委會第八屆委員會委員、中國冶金礦山企業協會安全應急產業工作委員會委員。
目錄
前言
1 緒論1
1.1 尾砂膠結材料研究背景及意義2
1.1.1 尾砂膠結材料研究背景2
1.1.2 尾砂膠結材料研究意義3
1.2 尾砂膠結材料研究現狀5
1.2.1 纖維增強尾砂膠結材料5
1.2.2 尾砂膠結材料力學性能7
1.2.3 尾砂膠結材料破壞機制8
1.2.4 尾砂膠結材料損傷特性9
1.3 聲發射技術在尾砂膠結材料中的應用10
1.4 數字圖像相關技術在尾砂膠結材料中的應用11
參考文獻12
2 纖維增強尾砂膠結材料力學特性及能量演化特征18
2.1 纖維增強尾砂膠結材料試驗19
2.1.1 試驗材料19
2.1.2 試樣制備23
2.1.3 試驗設備及過程25
2.2 不同纖維作用下尾砂膠結材料力學特性26
2.2.1 強度規律26
2.2.2 破壞機制27
2.2.3 韌性機理30
2.2.4 比能特征33
2.3 不同灰砂比聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料能量耗散37
2.3.1 能量耗散機理37
2.3.2 能量耗散特征39
2.4 不同灰砂比玻璃纖維增強尾砂膠結材料能量演化特征41
2.4.1 能量演化規律41
2.4.2 能量分布規律44
參考文獻46
3 不同灰砂比纖維增強尾砂膠結材料初始微觀結構49
3.1 掃描電鏡和核磁共振試驗50
3.1.1 掃描電鏡和核磁共振設備50
3.1.2 橫向弛豫時間51
3.2 不同灰砂比聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料微觀結構52
3.2.1 微觀結構特征52
3.2.2 初始孔隙分布規律54
3.3 不同灰砂比玻璃纖維增強尾砂膠結材料微觀孔隙特征58
3.3.1 孔隙分布特征58
3.3.2 孔隙分形特征61
參考文獻68
4 尾砂膠結材料細觀破壞機理及聲發射特性70
4.1 纖維增強尾砂膠結材料聲發射試驗71
4.1.1 聲發射設備71
4.1.2 聲發射程序71
4.2 聲發射參數選取72
4.3 不同纖維作用下尾砂膠結材料的聲發射特性74
4.3.1 不同纖維增強尾砂膠結材料聲發射特征74
4.3.2 不同纖維增強尾砂膠結材料損傷變量與比能演化77
4.4 不同灰砂比聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料聲發射特性78
4.4.1 聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料聲發射特征78
4.4.2 灰砂比對尾砂膠結材料聲發射特性的影響83
4.5 不同灰砂比玻璃纖維增強尾砂膠結材料的聲發射特性84
4.5.1 玻璃纖維增強尾砂膠結材料聲發射時序演化特征84
4.5.2 玻璃纖維增強尾砂膠結材料聲發射分形特征91
參考文獻98
5 纖維增強尾砂膠結材料空間定位損傷演化過程100
5.1 不同纖維作用下尾砂膠結材料聲發射參數特性101
5.1.1 聲發射能量計數時序演化特征101
5.1.2 能量計數特性及損傷模式104
5.2 不同纖維作用下尾砂膠結材料聲發射定位空間損傷演化106
5.2.1 聲發射定位原理106
5.2.2 聲發射定位損傷演化109
5.2.3 聲發射b值特征112
參考文獻115
6 基于分形維數和b值的尾砂膠結材料破裂演化118
6.1 分形理論和聲發射b值119
6.1.1 分形維數基本概念119
6.1.2 分形維數計算方法120
6.1.3 聲發射b值基本概念121
6.1.4 聲發射b值計算方法121
6.2 不同纖維作用下尾砂膠結材料關聯維數和b值計算122
6.2.1 關聯維數及相空間維數的確定122
6.2.2 振幅和RA值分形特征的確定123
6.2.3 關聯維數和b值計算結果125
6.2.4 裂紋演化規律129
參考文獻130
7 單軸壓縮作用下纖維增強尾砂膠結材料裂紋分類134
7.1 基于RA-AF分析的尾砂膠結材料裂紋模式識別136
7.1.1 裂紋常規分類136
7.1.2 無纖維尾砂膠結材料聲發射參數RA-AF規律137
7.1.3 纖維增強尾砂膠結材料聲發射參數RA-AF規律138
7.2 基于高斯混合模型的尾砂膠結材料裂紋分類140
7.2.1 高斯混合模型140
7.2.2 期望最大化算法141
7.2.3 移動平均濾波法144
7.2.4 GMM運算結果及規律145
參考文獻152
8 纖維增強尾砂膠結材料表面損傷演化特征155
8.1 數字圖像相關技術基本原理和計算156
8.2 數字圖像相關技術測試157
8.2.1 數字圖像相關技術系統157
8.2.2 數字圖像相關技術程序157
8.3 不同灰砂比聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料宏觀破壞158
8.3.1 單軸壓縮下尾砂膠結材料宏觀破壞特征158
8.3.2 尾砂膠結材料表面裂隙監測點橫向位移變化160
8.3.3 聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料表面應變云圖特征162
8.4 不同灰砂比玻璃纖維增強尾砂膠結材料表面損傷演化165
8.4.1 玻璃纖維增強尾砂膠結材料表面應變云圖特征165
8.4.2 尾砂膠結材料表面監測點位移變化171
參考文獻176
9 不同纖維作用下尾砂膠結材料損傷特征及模型177
9.1 損傷變量的定義178
9.2 不同纖維作用下尾砂膠結材料損傷本構模型180
9.2.1 纖維增強尾砂膠結材料損傷本構模型180
9.2.2 理論模型曲線與試驗曲線182
9.2.3 纖維增強尾砂膠結材料損傷發展曲線184
9.3 聲發射累計振鈴計數與損傷本構模型的耦合關系185
9.3.1 聲發射累計振鈴計數與應變的耦合關系185
9.3.2 聲發射累計振鈴計數與應力的耦合關系186
9.3.3 耦合關系模型驗證187
9.4 聲發射累計能量與損傷變量的關系189
9.4.1 考慮損傷能量耗散率的修正損傷本構模型189
9.4.2 損傷變量與應變的關系曲線191
9.4.3 聲發射累計能量與損傷變量的關系曲線193
參考文獻195
10 不同灰砂比尾砂膠結材料損傷特征及模型198
10.1 不同灰砂比尾砂膠結材料損傷模型建立199
10.1.1 傳統損傷本構模型推導199
10.1.2 傳統損傷本構模型修正201
10.1.3 聲發射參數與損傷本構模型的耦合關系模型204
10.2 不同灰砂比尾砂膠結材料損傷模型驗證207
10.2.1 傳統損傷本構模型驗證207
10.2.2 修正損傷本構模型驗證210
10.2.3 聲發射參數與損傷本構模型的耦合關系驗證211
10.3 不同灰砂比尾砂膠結材料損傷模型討論214
10.3.1 模型參數影響214
10.3.2 損傷演化特征218
參考文獻220
11 單軸壓縮下不同纖維增強尾砂膠結材料數值模擬221
11.1 不同纖維增強尾砂膠結材料數值模型221
11.1.1 模型尺寸及網格劃分222
11.1.2 模型材料參數222
11.1.3 模型本構關系的選擇及加載方式223
11.1.4 單軸數值模型223
11.2 單軸壓縮下纖維增強尾砂膠結材料數值模擬結果224
11.2.1 單軸壓縮過程中應力分布特征224
11.2.2 單軸壓縮過程中加載方向位移變化228
11.2.3 單軸壓縮過程中塑性區分布229
11.2.4 單軸壓縮過程中位移-應力曲線230
參考文獻231
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