多孔介质多场耦合作用及其工程响应

多孔介质多场耦合作用及其工程响应

作者：赵阳升著

出版社：科学出版社

出版时间：2010-6-1

开本：16开

ISBN：9787030275738

所属分类：图书>>自然科学>>力学

定价：￥128.00

《多孔介质多场耦合作用及其工程响应》是由科学出版社出版的。

序
前言
第1章 固体介质宏细观组构、结构与特性
1.1 岩石
1.1.1 岩石和矿物
1.1.2 岩石的分类
1.1.3 决定岩石物理性质的主要因素
1.2 岩石孔隙的基本性质
1.2.1 孔隙率与有效孔隙率
1.2.2 孔隙率、结构和排列
1.2.3 孔隙率的测定方法
1.2.4 比面
1.3 煤体孔隙的分布特征
1.3.1 煤体孔隙的成因分类
1.3.2 煤体孔隙的孔径分类
1.3.3 高r精度显微CT试验系统
1.3.4 煤体孔隙的空间分布状态
1.4 几类砂岩的孔隙分布
1.4.1 砂岩孔隙的CT扫描分析
1.4.2 粗、中、细砂岩中最大孔隙团空间随机分布状态
1.4.3 孔隙率对连通团数量和孔隙团表面积的影响
1.5 岩体裂缝的描述与统计分析
1.5.1 分类和定义
1.5.2 裂缝的基本参数
1.5.3 裂缝的测量
1.6 岩体裂缝系统二维分形分布规律
1.6.1 岩体裂缝分布的分形方法
1.6.2 岩体裂缝走向不分组的分形规律与无标度区
1.6.3 岩体裂隙走向分组的分形规律
1.6.4 二维裂缝分布的分形仿真
1.6.5 岩层裂缝数量分形分布相关规律
1.7 岩体裂缝面的三维分形分布
1.7.1 岩体裂缝面数量分布的三维分形分析方法
1.7.2 强随机分布的裂缝面数量的三维分形分布规律
1.7.3 弱随机分布的裂缝面数量服从三维分形分布规律
1.7.4 强随机分布裂缝面数量二维与三维分形参数相关规律

第2章 流体的组构与特性
2.1 流体
2.1.1 流体的物理属性
2.1.2 流体质点的概念
2.1.3 流体的分类
2.2 流体的基本性质
2.2.1 流体的密度
2.2.2 流体的黏度
2.2.3 流体的压缩系数
2.3 地下水与含水层
2.3.1.垂直剖面上的地下水分布
2.3.2 含水层的分类
2.3.3 含水层的性态
2.4 石油、天然气与煤层气
2.4.1 石油与天然气
2.4.2 煤层气
2.5 超临界流体

第3章 连续介质理论与普遍的守恒定律
3.1 连续介质理论
3.1.1 多孔介质与连续介质
3.1.2 流体简化作连续介质的方法
3.1.3 多孔介质的连续介质理论与方法
3.2 岩体介质性态的分类
3.2.1 裂隙岩体的特征体积
3.2.2 岩石骨架介质类型
3.3 多孔介质中的流体输运速度
3.3.1 多组分流体的质量、体积平均速度
3.3.2 实质导数
3.4 普遍的守恒定律
3.5 流体连续介质的质量、动量和能量守恒方程

第4章 流体在多孔介质中的传输理论
4.1 不变形多孔介质中的质量守恒
4.1.1 基本连续性方程
4.1.2 不可压缩流体渗流的控制方程
4.1.3 可压缩流体渗流的控制方程
4.2 可压密介质中的质量守恒
4.2.1 固体骨架的可压缩性
4.2.2 只有垂向压密的问题
4.2.3 三相与三维的压密问题
4.1.3 承压含水层和越流含水层中的流动
4.3.1 承压含水层中的流动
4.3.2 越流含水层中的流动
4.4 流函数与势函数
4.5 初边值条件
4.5.1 解的适定性问题
4.5.2 给定势的边界
4.5.3 给定通量的边界
4.6 裂隙岩体的渗流模型
4.6.1 裂隙网络渗流模型
4.6.2 拟连续介质渗流模型

第5章 固体力学基础
5.1 应力分析及应力平衡方程
5.1.1 应力
5.1.2 应力平衡微分方程
5.1.3 斜面上的应力
5.1.4 主应力
5.2 应变分析及变形协调方程
5.2.1 应变
5.2.2 应变分量的坐标变换式
5.2.3 变形协调方程
5.3 应力与应变关系
5.4 弹性力学问题的数学模型及解法
5.4.1 数学模型
5.4.2 弹性力学问题的解法
5.4.3 圣维南原理与叠加原理
5.5 弹性力学的平面问题
5.5.1 平面应变问题
5.5.2 平面应力问题

第6章 传热学
6.1 热量传输概述
6.1.1 热量传输方式
6.1.2 传热过程与传热系数
6.2 热传导定律与理论
6.2.1 导热基本定律
6.2.2 导热控制方程
6.3 对流传热定律与理论
6.3.1 对流换热概述
6.3.2 对流换热的控制方程
6.3.3 对流换热的边界层微分方程
6.4 热辐射基本定律

第7章 传质理论
7.1 传质的基本方式与传递定律
7.1.1 传质理论的早期发展
7.1.2 扩散传质
7.1.3 扩散传质的速度与通量
7.1.4 对流传质
7.2 传质微分方程
7.2.1 传质的质量守恒方程
7.2.2 传质微分方程的特例
7.2.3 传质问题的初边界条件
7.3 气体、液体与固体中的扩散系数
7.3.1 气体中的扩散系数
7.3.2 液体与固体中的扩散系数

第8章 热力学与反应动力学
8.1 热力学基础
8.1.1 热力学状态和状态函数
8.1.2 热力学定律
8.1.3 热力学基本方程
8.1.4 偏摩尔量和化学势
8.2 化学平衡和相平衡
8.2.1 化学平衡
8.2.2 相平衡
8.3 化学反应动力学
8.3.1 反应速率方程
8.3.2 典型复杂反应
8.3.3 温度对反应速率的影响
……

第9章 逾渗理论
第10章 连续介质理论的离散分析方法
第11章 多孔介质多场耦合作用的本构规律
第12章 多孔介质多场耦合作用的理论架构
第13章 固体变形与液体渗流耦合作用用其应用
第14章 岩体变形与气体流耦合作用与应用
第15章 气液二相流渗流与固体变形耦合作用与应用
第16章 固执耦合作用与应用
第17章 固流热耦合作用与地热开采和核废料处置
第18章 岩本控制压裂
第19章 极不完全热解反应的热流固化学耦合作用及油页岩油气开采
第20章 较完全热解反应的THMC耦合作用与矿物开采
第21章 较完全溶解反应的THMC耦合作用与盐矿水溶开采
第22章 极不完全溶解反应的THMC耦合作用与溶浸采矿
参考文献
附录

赵阳升，1955年12月生，博士、教授、博士生导师，现任太原理工大学矿业工程学院院长、采矿工艺研究所所长。长期从事采矿工程与岩石力学领域的教学科研工作，发明了“盐类矿床群井致裂控制水溶开采方法”，该项目获得2005年度国家技术发明二等奖，还获得三项山西省科学技术进步一等奖。在国内外著名学术期刊发表论文230多篇，撰写了《矿山岩石流体力学》等4部学术专著，获得发明专利16项。1996年获得国家杰出青年科学基金，2006年获得全国五一劳动奖章.。现兼任中国岩石力学与工程学会常务理事和山西省岩石力学与工程学会理事长。

我高兴地拜读了太原理工大学赵阳升教授撰写的学术专著《多孔介质多场耦合作用及其工程响应》，深感这是一本经过长期系统研究而精心完成的佳作，实在难能可贵、可喜可贺！
多孔介质多场耦合作用问题是最近由固体力学、渗流力学、传热传质学、物理化学、反应理论等众多学科与多门工程科学相互交叉、融合而形成的一门新兴边缘学科。二十多年来，赵阳升教授及其学术团队在承担国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目和多项国家自然科学基金面上项目的基础上，研发了一系列新的实验设备，揭示出多个多孔介质多场耦合作用的表观现象及其演化规律，如经修正的土体有效应力规律、三维应力条件下岩体裂隙和裂缝中气、液及气液二相流体的渗流规律、溶解渗流与热解渗流规律等。结合资源、能源开发与岩土工程建设，书中提出了固气耦合、固液耦合、固流热耦合、固流热传质耦合的数学模型及其数值解法，并使之直接应用于溶浸采矿、煤层气和地热开采、岩土边坡稳定、矿山地面沉陷、煤矿水害防治等多处场合，提出了多项新工艺与新发明，均在该书中得到反映，进而给出了详尽的阐介与理论推演，这在国内外学术界均属罕见，具有相当的深度和新意。
该书是一本系统论述该学科领域，并将理论、实验与工程技术结合为一体的力作，全书体系与章节安排颇具匠心：先说明了多孔介质固体和流体的特性与普遍守恒定律，进而精练而简洁地阐介了渗流力学、固体力学、传热传质学、热力学与反应动力学、逾渗理论等的核心内容及其数值解法，并将其作为该书的理论基础，再后用大量篇幅详细论述了各种多孔介质多场耦合作用的实验方法、实验设备和新的物性规律；用单独一章细致演引了多孔介质多场耦合作用的力学机理与理论架构，最后更用12章的篇幅讨论了各类耦合问题的理论和工程响应规律，以及由作者提出的诸类相关工艺与工程实例的方方面面。该书引用了课题组成员的丰硕成果，也涵盖了国内外相关科技论文的部分最新进展。
赵阳升教授早年曾在同济大学我处攻读工学博士学位（1989－1992），主要从事多孔介质固气耦合作用方面的研究，他完成的“煤体瓦斯耦合理论及其应用”的博士学位论文得到了评审专家的高度赞扬，并于1994年完成了他在该学科领域的初作《矿山岩石流体力学》，它也得到了业界同行的广泛好评与大量引用。嗣后二十多年来，他潜心进取，团结带领一支不断壮大的学术团队，默默耕耘于这一新兴边缘学科的基础实验与理论创新，孜孜不倦地在科学理论的指导与推动下谋求采矿工程技术的进步，在这条艰难而又极富活力的道路上不断攀登，并据以发展了多项该领域的新工艺与新设备，获得了国家技术发明奖和多项省部级一等奖。这些工作凝结升华而成今日之巨篇，应视其为一部在相关学科与工程领域深富学术内涵、又有重要理论与工程实用价值的专著。