非均质岩体热力耦合理论与煤炭地下气化通道稳定性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:万志军

出品人:

页数:180

译者:

出版时间:2009-11

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787564605131

丛书系列:

图书标签:

• 岩体力学
• 热力耦合
• 煤炭地下气化
• 通道稳定性
• 非均质
• 数值模拟
• 工程应用
• 地质工程
• 矿山工程
• 安全控制

好的，以下是为您创作的一份关于一本名为《非均质岩体热力耦合理论与煤炭地下气化通道稳定性》的图书简介，内容将聚焦于该领域的核心技术和理论进展，以期达到详实、专业的目的： --- 《非均质岩体热力耦合理论与煤炭地下气化通道稳定性》 图书简介 本书深入探讨了煤炭地下气化（In-Situ Gasification, ISG）过程中的关键科学问题与工程挑战，尤其侧重于描述和预测复杂地质环境——非均质岩体——在高温、高压及化学反应耦合作用下的力学响应与热力行为。煤炭地下气化作为一种重要的清洁高效煤炭开采与能源转化技术，其成功与否高度依赖于气化过程中形成的稳定地下气化通道。然而，实际煤层往往呈现出显著的非均质性，岩性、裂隙分布、渗透率等参数的巨大差异，使得气化过程中的热量传递、流体流动以及围岩的力学响应变得异常复杂。本书旨在构建一个多尺度、多物理场耦合的理论框架，以期指导和优化地下气化工艺的设计与实施。 第一部分：非均质岩体本构理论与热力学基础 本书首先系统梳理了非均质岩体的宏观与微观力学特性。针对煤层及围岩中存在的层理、节理、断层以及渗透率梯度等结构特征，我们引入了非经典连续介质力学模型，包括非局部模型、损伤力学模型以及基于随机介质理论的有效介质近似方法。重点阐述了如何通过引入非均质性指标来修正传统均质岩体的泊松比和杨氏模量，并探讨了这些参数在应力状态下的演化规律。 在热力学方面，本书构建了适用于煤炭地下气化极端环境的耦合理论。这包括煤基质的热解、焦化与气化反应动力学研究，以及热量在复杂裂隙网络中的非傅里叶传导问题。我们详细分析了热应力与渗透率的耦合反馈机制——温度变化导致的岩体热胀冷缩效应如何影响孔隙结构，进而改变渗透率，形成一个强烈的热-力-渗耦合反馈回路。此外，书中还引入了基于非平衡态热力学的视角，探讨了气化过程中气相组分扩散与反应速率之间的相互制约关系。 第二部分：煤炭地下气化通道的形成与演化模拟 本书的核心内容聚焦于地下气化通道的形成机制与稳定性分析。气化过程通常涉及向地下煤体注入气化剂（如空气、氧气或蒸汽），通过控制燃烧区（或称“反应前沿”）的移动来逐步气化煤炭并形成一个贯穿煤层的空腔或高渗透性通道。 我们利用先进的数值模拟技术，如离散单元法（DEM）、有限元法（FEM）结合流固耦合（FSI）方法，对气化通道的扩展过程进行了精细刻画。模拟重点关注以下几个方面： 1. 反应前沿的动态特性： 分析不同气化剂配比、流速以及地层温度对燃烧速率、气化效率和前沿形态的影响。特别地，对于非均质岩体，我们探讨了岩性突变界面处反应前沿的偏折、加速或停滞现象。 2. 通道几何形态的预测： 建立了一种基于多相流与反应动力学的通道扩展模型，旨在预测气化后期通道的最终尺寸、形状以及与主要地质构造（如断层带）的相互作用。 3. 高渗透性路径的形成： 重点分析了热应力集中和岩石损伤在通道壁面附近的积累，以及这些损伤如何通过裂隙的开启和连通形成高导流性的“烧蚀带”。 第三部分：通道稳定性评估与围岩灾害控制 地下气化通道的稳定性是保障整个过程安全连续进行的基础。一旦通道发生大范围坍塌，不仅会导致气化剂泄漏、燃烧区熄灭，更可能引发地表沉降和瓦斯突涌等灾害。 本书提出了多指标耦合的通道稳定性评估体系： 热结构稳定性分析： 评估高温气化区与冷端围岩之间的温差梯度导致的瞬态热应力分布，特别是对岩体黏滞性变形和蠕变行为的考虑，预测通道壁面的长期承载能力。 力学失稳判据： 引入了基于岩体损伤度和有效应力的非线性破坏准则，用以识别通道壁面潜在的失稳区域，如应力集中区域的岩块滑落或层间剥离。 渗透性破坏与流体耦合： 探讨了通道垮塌如何突然改变地层压力场和渗透路径，可能导致气化产物在非预期区域的突然涌出，或地下水倒灌熄灭燃烧区。 针对这些潜在风险，本书还提出了基于地质工程的稳定化策略。这包括优化气化参数以控制热影响范围、利用注浆或充填技术对关键薄弱带进行预加固，以及设计合理的监测预警系统，以实现对通道状态的实时反馈控制。 结论与展望 《非均质岩体热力耦合理论与煤炭地下气化通道稳定性》汇集了岩体力学、热物理、化学反应工程及数值模拟的前沿研究成果，为从事煤炭资源高效清洁利用、地下工程稳定性研究的科研人员、工程师及政策制定者提供了坚实的理论支撑和实用的工程指导。本书的深入分析有助于推动地下气化技术的工业化进程，实现更安全、更高效的地下能源转化。 ---

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对于《非均质岩体热力耦合理论与煤炭地下气化通道稳定性》这个书名，我首先联想到的就是它所解决的工程问题的重要性。煤炭地下气化（UCG）作为一种煤炭清洁高效利用的技术，在应对能源危机和环境挑战方面具有巨大的潜力。然而，其核心挑战之一便是如何确保反应过程中地下通道的长期稳定。岩体的非均质性，意味着地质条件的复杂多变，不同的岩石类型、结构面、孔隙度等都会对热量传递和力学行为产生显著影响。而“热力耦合”理论则揭示了温度变化与岩体变形之间的内在联系，高温下的气化过程会导致局部岩体温度急剧升高，引起热应力和热膨胀，这很可能导致通道壁的开裂、变形甚至失稳。因此，本书的价值在于，它试图构建一个能够准确描述这些耦合效应的理论模型，并将其应用于分析和预测地下气化通道的稳定性。这对于优化气化工艺参数、设计合理的巷道支护方案、以及保障整个气化过程的安全可靠运行，都将提供至关重要的理论依据和技术指导。

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这本书的书名《非均质岩体热力耦合理论与煤炭地下气化通道稳定性》，一听就觉得是针对特定领域深度研究的专业书籍。我平时主要关注的是环境保护和可持续发展，而煤炭地下气化恰恰是后者中一个备受争议但又充满潜力的方向。它的吸引力在于，能够在不进行大规模露天开采和井工开采的情况下，将地下煤炭转化为有用的能源，这在一定程度上可以减少对地表环境的破坏。但是，问题的关键在于“地下”。地下环境的复杂性，尤其是岩体的“非均质性”，是任何地下工程都必须面对的挑战。这意味着岩石的属性不是统一的，有软有硬，有裂缝，有不同的导热性能。而“热力耦合”则进一步说明了，在煤炭气化的高温环境下，岩体不仅会受到力学作用，还会受到热量的影响，温度的升高会导致岩体膨胀、收缩、甚至可能产生应力集中，这些都会直接威胁到气化通道的“稳定性”。这本书，我猜它一定是在深入分析这些复杂的物理化学过程，并提供一套科学的方法论，来解决如何在这样一个不稳定的地下环境中，建立一个能够持续稳定工作的气化通道。

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这本书的名字，乍一听，确实让很多非专业人士觉得有些望而却步。不过，对于我这样一直关注能源转型和技术革新的人来说，它所触及的领域却充满了吸引力。煤炭地下气化，这是一个听起来就很有前景的技术，能够将原本难以利用的煤炭资源转化为清洁的合成气，这对于我们国家能源结构的优化有着重要的意义。但是，就像任何一项复杂的技术一样，它的实现一定充满了挑战。书名中的“非均质岩体”就直观地指出了一个关键难题：我们面对的地下环境从来不是均一的，岩石的性质、结构、甚至含水量的不同，都会影响到整个过程。而“热力耦合”更是将工程的复杂性推向了一个新的高度。想象一下，在地下深处，高温的反应区和周围温度相对较低的岩体之间会产生复杂的温度梯度，这种温度变化必然会导致岩体的膨胀收缩，进而产生应力，影响结构的稳定性。这本书，我坚信它能够提供一套严谨的理论框架，来分析和预测这种复杂的相互作用，并最终为如何设计和维护煤炭地下气化通道的稳定性提供科学的指导。

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说实话，当我第一次看到这本《非均质岩体热力耦合理论与煤炭地下气化通道稳定性》的书名时，我脑子里闪过的第一个念头是：“这得是多硬核的专业书啊！” 我自己是做工程管理出身的，平时接触更多的是项目的进度、成本和协调，对于这种偏重基础理论的研究，总觉得有点遥不可及。但转念一想，任何一项伟大的工程，背后都离不开扎实的理论支撑。煤炭地下气化，听起来就像科幻小说里的场景，但它又确实是解决能源问题的未来方向之一。书中提到的“非均质岩体”，我理解大概就是说地下的岩石不是均匀一块的，可能有的地方坚硬，有的地方松散，有的地方还可能含有裂缝，这给施工和反应过程带来了很多不确定性。而“热力耦合”，更是把温度变化和力学变形联系起来，在地下的高温环境下，岩石会膨胀、收缩，甚至可能因为受热不均而产生应力，这些都会影响到气化通道的结构稳定性。这本书大概就像一本“地下工程师的宝典”，详细解释了这些复杂的物理过程，并给出了如何确保气化通道不垮塌、能够持续稳定工作的理论依据。

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这本书的名字听起来就很有分量，我之前一直对地下工程，特别是能源开发方面的技术很感兴趣，但对“非均质岩体”和“热力耦合”这两个概念了解得不多，总觉得它们是高深莫测的学科领域。读完这本书（虽然我还没读，但从书名可以想象），我强烈地感觉到它深入探讨了煤炭地下气化过程中至关重要的一个环节：通道的稳定性。煤炭地下气化作为一种潜在的清洁能源技术，其成功的关键之一就在于能否有效控制反应区域的稳定，避免塌陷或者火势的蔓延失控。而岩体本身的非均质性，意味着不同区域的物理性质（如导热性、力学强度）千差万别，这无疑给热力耦合的计算和预测带来了极大的挑战。我特别期待书中能够详细阐述如何在这种复杂的岩体环境下，准确地模拟和预测通道在高温、高压作用下的变形和破坏机制，以及如何通过理论指导实际工程的建设，从而提高气化效率并确保安全。这本书的出现，对于推动煤炭地下气化技术的发展，无疑具有里程碑式的意义。

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