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出版者:科學齣版社

作者:何學鞦

出品人:

頁數:459

译者:

出版時間:2003-10

價格:58.00元

裝幀:精裝(無盤)

isbn號碼:9787030116604

叢書系列:

圖書標籤:

• 煤岩流變學
• 電磁動力學
• 煤礦安全
• 岩石力學
• 流變性
• 電磁效應
• 礦井動力學
• 災害防治
• 數值模擬
• 工程應用

煤岩流變電磁動力學：一本探究復雜地質係統行為的學術專著 圖書名稱： 煤岩流變電磁動力學 圖書簡介： 本書旨在為地質力學、岩石物理學以及能源開采工程領域的研究人員和工程師提供一個全麵、深入的理論框架，用以理解和量化煤岩體在特定應力、溫度和電磁場耦閤作用下的復雜響應行為。本書並非聚焦於傳統意義上的電磁理論在地球物理勘探中的應用，而是著重剖析電磁場如何作為一種內在的、動態的物理量，與煤岩的宏觀（如蠕變、塑性變形）和微觀（如裂隙演化、孔隙結構變化）力學行為相互耦閤、相互影響的內在機製。 本書的結構設計兼顧瞭理論的嚴謹性與工程實踐的針對性。我們從流變學的基本原理齣發，結閤煤岩在長期載荷作用下錶現齣的粘滯性、粘彈性與粘塑性特徵，構建起描述煤岩時間依賴性變形的本構模型。隨後，我們將重點引入電磁場的動力學描述，尤其是與介質極化、導電機理相關的電磁響應特性。關鍵在於，本書將這兩大看似獨立的物理場——機械應力場與電磁場——進行係統的耦閤分析。 第一部分：煤岩流變學基礎與本構方程的建立 本部分係統梳理瞭煤岩流變學的理論基石。煤岩作為一種典型的非綫性、各嚮異性、時變材料，其變形行為遠非簡單的鬍剋定律或牛頓粘滯模型所能完全描述。我們詳細探討瞭經典的 Burgers 模型、Kelvin-Voigt 模型及其修正形式在描述煤岩短期蠕變和長期應力鬆弛中的適用性與局限性。 核心內容包括： 1. 時間效應的量化： 引入瞭時間強度理論（Time-Strength Theory）和應變率敏感性分析，以量化煤岩在不同加載速率下的強度衰減規律。 2. 高階流變模型： 基於廣義粘彈性理論，推導齣考慮多尺度粘滯過程的廣義Maxwell模型和Poynting-Thomson模型，並討論瞭如何通過實驗數據對模型參數進行辨識和優化。 3. 結構損傷與流變耦閤： 將微裂紋的萌生、擴展和匯並納入流變過程的考量。我們采用損傷力學框架，提齣瞭一種能反映材料內部結構退化程度與流變速率相互影響的損傷流變本構方程。 第二部分：煤岩的電磁響應特性與本構關係 電磁響應是理解煤岩儲能、導電及介電特性的關鍵窗口。本部分側重於揭示煤岩體中電荷載流子的運動規律及其與岩石基質的相互作用。 關鍵章節涵蓋： 1. 導電機製的解析： 深入分析瞭煤岩體中電子導電、離子導電以及混閤導電機製。重點闡述瞭孔隙水、有機質組分以及錶麵絡閤作用對整體導電性的貢獻。我們提齣瞭基於孔隙網絡拓撲結構的有效導電率模型，並討論瞭溫度和孔隙流體飽和度對導電率的非綫性影響。 2. 介電特性與弛豫過程： 對煤岩的介電常數和介質損耗角進行瞭頻率域和時域分析。詳細區分瞭界麵極化、空間電荷極化和分子極化，尤其關注瞭界麵極化（Maxwell-Wagner效應）在多孔介質中的主導作用。 3. 電磁場在岩石中的分布規律： 基於麥剋斯韋方程組，結閤邊界條件，求解瞭在不同電磁波入射或外部電場激勵下，煤岩體內部電場和磁場的空間分布，為後續的耦閤分析奠定基礎。 第三部分：流變與電磁的動力學耦閤機製 本書的理論核心和創新點集中於流變形變過程如何誘發或改變材料的電磁性質，反之，電磁場如何反饋影響岩石的力學穩定性。 耦閤機理的剖析： 1. 變形緻電磁效應（Deformation-Induced Electromagnetics）： 當煤岩發生流變變形時，其內部的微裂隙和孔隙結構會發生顯著變化，導緻電荷傳輸路徑的改變（如裂隙的拉開或閉閤），進而引起電阻率和介電常數的動態變化。我們提齣瞭“應變依賴性導電率”模型，將流變應變率作為電磁參數的驅動項。 2. 電磁緻流變效應（Electromagnetics-Induced Rheology）： 外部電磁場（如高頻電磁波或靜電場）對岩石內部的電荷和極性分子産生驅動力或扭矩。這些電動力學作用力會疊加到原有的機械應力上，從而改變材料的有效粘滯係數或屈服強度。特彆地，我們探討瞭電場誘導的“電泳效應”和“電緻伸縮效應”對煤岩蠕變速率的調控作用。 3. 耦閤動力學方程的建立： 綜閤前述內容，本書推導瞭一組耦閤的非綫性偏微分方程組，該方程組將煤岩體的質量守恒、動量守恒、電磁場方程和流變本構關係統一在一個數學框架內。求解這組方程，可以模擬煤岩在復雜應力曆史和外部電磁場協同作用下的動態演化過程。 第四部分：工程應用與展望 本書的理論成果不僅具有基礎科學意義，更直接服務於煤礦安全開采、非常規油氣增産以及地熱能開發等工程領域。 應用實例包括： 瓦斯/二氧化碳（CO2）抽采過程中的岩體穩定性預測： 在抽采過程中，孔隙壓力和應力狀態的快速變化會導緻煤岩電導率的劇烈波動，利用本書的耦閤模型，可以更準確地監測開采過程中岩體損傷的電磁信號特徵。 電磁輔助采礦技術： 分析特定頻率的電磁波預處理能否有效降低煤岩的粘滯係數，從而實現低能耗的破碎或開采。 電磁監測技術優化： 為設計基於電磁參數反演（如電阻率層析成像）來評估煤岩深部流變狀態和損傷程度的監測係統，提供瞭精確的理論指導。 本書的特點在於： 它避免瞭將電磁場簡單視為被動量化工具的做法，而是將其提升為與岩石力學行為同等重要的、主動參與係統演化的動態變量。通過跨學科的視角和嚴謹的數學建模，本書為理解和控製復雜地質環境下的煤岩動力學行為提供瞭新的理論工具和方法論。本書適閤高年級本科生、研究生、博士後研究人員以及緻力於解決能源與安全工程領域前沿問題的專業工程師閱讀和參考。

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老實說，我對這類硬核的專業書籍總是抱持著一種既敬畏又有些許畏懼的態度。通常，它們需要極大的耐心和專業背景纔能啃下來。但這一本，給瞭我一個非常愉快的例外體驗。它的核心內容無疑是深刻的，涉及瞭多個交叉學科的前沿議題，但作者對讀者的體貼卻貫穿始終。每當引入一個新概念時，總會有一段詳盡的背景鋪墊或者類比說明，確保讀者不會因為“知識斷層”而掉隊。更讓我感到驚喜的是，書中附帶的那些高質量的插圖和流程圖，它們不是簡單地重復文字內容，而是以一種全新的視覺語言，幫助我們梳理復雜的邏輯關係。可以說，這本書不僅是知識的寶庫，更是一份精心製作的學習輔助工具。它成功地架起瞭理論深度與可讀性之間的橋梁，讓高深的學問變得觸手可及。

评分☆☆☆☆☆

最近讀瞭一些關於材料科學的著作，但坦白說，大部分都停留在基礎理論的闡述上，缺乏一些能讓人眼前一亮的創新視角。然而，這本書卻全然不同。它似乎擁有穿越學科壁壘的膽識，將原本看似不相關的領域巧妙地編織在一起，構建瞭一個宏大而富有洞察力的分析框架。我特彆贊賞作者在敘述中展現齣的那種批判性思維，他不僅闡述瞭已有的模型和理論，更毫不留情地指齣瞭它們在麵對現實復雜性時的局限性。這種坦誠和求真的態度，在學術著作中是難能可貴的。每一次閱讀，都像是一次智力的冒險，不斷挑戰我既有的認知邊界。這本書的結構安排也頗為巧妙，它沒有急於給齣最終答案，而是循序漸進地引導讀者體驗科學發現的過程，讓人在跟隨作者的思路中獲得知識，更獲得一種“頓悟”的快感。

评分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是彆具一格，封麵采用瞭深邃的墨綠色調，配上古樸的金色燙印字體，散發著一種沉穩而神秘的氣息。初次翻閱時，就被它內頁的排版所吸引，字體清晰易讀，圖文布局錯落有緻，看得齣編輯在細節上花費瞭不少心思。我尤其欣賞作者在行文過程中對學術嚴謹性的堅守，每一個論點都有堅實的理論基礎支撐，參考文獻的引用也非常規範，讓人在閱讀時能感受到作者深厚的學識功底。盡管主題聽起來有些高深，但作者似乎有一種將復雜問題簡單化的魔力，通過精妙的比喻和層層遞進的邏輯推演，即便是像我這樣剛入門的讀者，也能大緻跟上其思路。這本書更像是一扇通往未知領域的窗口，它不隻是羅列知識點，更是在引導讀者進行深度思考，激發我們對科學本質的好奇心。讀完前幾章，我已經開始期待作者將如何進一步展開後續的論述，相信它會成為我書架上經久不衰的珍藏。

评分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，更像是一場與智者的深度對話。作者的思維跳躍性很高，常常能從一個看似微不足道的現象中，挖掘齣深層次的普遍規律。這種宏觀與微觀相互印證的敘事方式，極大地拓寬瞭我看待問題的視野。我尤其欣賞作者在討論爭議性問題時所展現齣的平衡感，他不會偏信某一方的觀點，而是清晰地羅列各方論據，引導讀者自行判斷，這充分體現瞭學術的開放精神。書中的許多推論，都激發瞭我産生進一步研究的衝動，它沒有提供終點，而是指明瞭無數條新的探索路徑。總而言之，這是一部具有啓發性和前瞻性的著作，它不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的熏陶。讀完後，我感覺自己對整個領域的世界觀都有瞭一次重塑。

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這本書的文字功底紮實得令人驚嘆，閱讀體驗遠超一般技術性書籍的枯燥。作者的筆觸細膩而富有畫麵感，仿佛能將抽象的物理現象具象化地呈現在我們眼前。舉例來說，在描述某些復雜係統的演化軌跡時，他用瞭一種近乎散文的筆法，使得那些原本需要藉助大量公式纔能勉強理解的概念，變得鮮活而直觀。這對於那些不專攻純理論的實踐工作者來說，無疑是極大的福音。我發現自己不僅僅是在“學習”，更像是在聆聽一位經驗豐富的導師娓娓道來他的畢生心血。書中的案例選擇也極具代錶性，它們並非教科書式的標準範例，而是源自於對前沿研究的第一手觀察，這使得全書充滿瞭緊貼時代脈搏的活力。我強烈推薦給那些渴望在專業領域尋求突破，同時又珍視閱讀美感的同仁們。

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