具体描述
《煤岩流变电磁动力学》内容简介：发生在煤岩、混凝土等多孔介质中的动力灾害现象主要有煤和瓦斯突出、冲击矿压、冒顶、滑坡、隧道及坝基失稳等。《煤岩流变电磁动力学》针对煤岩动力灾害现象，在大量实验室实验和现场实验的基础上，结合流变力学、物理化学和电磁动力学等多学科的理论研究，初步建立并比较系统地论述了煤岩动力灾害发生过程的流变机理和电磁辐射等能量辐射规律，揭示了煤岩等多孔介质在含不同孔隙流体条件下流变破坏过程与电磁辐射信息之间的关系，建立了煤岩力电耦合场进行了数值模拟；从实验和理论两方面分析了电磁辐射记忆效应规律；比较系统地探讨了煤岩破裂过程中电磁辐射产生的机理；初步探讨了外加电磁场对吸附气体的作用规律；建立并系统地论述了基于煤岩流变破坏电磁辐射理论的非接触监测和预测煤岩动力灾害的理论与技术，发明了监测装备；对所建立的煤岩破坏过程中电磁辐射监测的实验系统和信息处理技术及应用实例进行了介绍。
《煤岩流变电磁动力学》可供从事煤岩、混凝土动力灾害现象（煤与瓦斯突出、冲击矿压、滑坡、冒顶、隧道和坝基失稳、地震等）、含孔隙流体煤岩力学性态、岩土工程等领域的科技工作者、研究生、本科生参考。
煤岩流变电磁动力学：一本探究复杂地质系统行为的学术专著 图书名称： 煤岩流变电磁动力学 图书简介： 本书旨在为地质力学、岩石物理学以及能源开采工程领域的研究人员和工程师提供一个全面、深入的理论框架，用以理解和量化煤岩体在特定应力、温度和电磁场耦合作用下的复杂响应行为。本书并非聚焦于传统意义上的电磁理论在地球物理勘探中的应用，而是着重剖析电磁场如何作为一种内在的、动态的物理量，与煤岩的宏观（如蠕变、塑性变形）和微观（如裂隙演化、孔隙结构变化）力学行为相互耦合、相互影响的内在机制。 本书的结构设计兼顾了理论的严谨性与工程实践的针对性。我们从流变学的基本原理出发，结合煤岩在长期载荷作用下表现出的粘滞性、粘弹性与粘塑性特征，构建起描述煤岩时间依赖性变形的本构模型。随后，我们将重点引入电磁场的动力学描述，尤其是与介质极化、导电机理相关的电磁响应特性。关键在于，本书将这两大看似独立的物理场——机械应力场与电磁场——进行系统的耦合分析。 第一部分：煤岩流变学基础与本构方程的建立 本部分系统梳理了煤岩流变学的理论基石。煤岩作为一种典型的非线性、各向异性、时变材料，其变形行为远非简单的胡克定律或牛顿粘滞模型所能完全描述。我们详细探讨了经典的 Burgers 模型、Kelvin-Voigt 模型及其修正形式在描述煤岩短期蠕变和长期应力松弛中的适用性与局限性。 核心内容包括： 1. 时间效应的量化： 引入了时间强度理论（Time-Strength Theory）和应变率敏感性分析，以量化煤岩在不同加载速率下的强度衰减规律。 2. 高阶流变模型： 基于广义粘弹性理论，推导出考虑多尺度粘滞过程的广义Maxwell模型和Poynting-Thomson模型，并讨论了如何通过实验数据对模型参数进行辨识和优化。 3. 结构损伤与流变耦合： 将微裂纹的萌生、扩展和汇并纳入流变过程的考量。我们采用损伤力学框架，提出了一种能反映材料内部结构退化程度与流变速率相互影响的损伤流变本构方程。 第二部分：煤岩的电磁响应特性与本构关系 电磁响应是理解煤岩储能、导电及介电特性的关键窗口。本部分侧重于揭示煤岩体中电荷载流子的运动规律及其与岩石基质的相互作用。 关键章节涵盖： 1. 导电机制的解析： 深入分析了煤岩体中电子导电、离子导电以及混合导电机制。重点阐述了孔隙水、有机质组分以及表面络合作用对整体导电性的贡献。我们提出了基于孔隙网络拓扑结构的有效导电率模型，并讨论了温度和孔隙流体饱和度对导电率的非线性影响。 2. 介电特性与弛豫过程： 对煤岩的介电常数和介质损耗角进行了频率域和时域分析。详细区分了界面极化、空间电荷极化和分子极化，尤其关注了界面极化（Maxwell-Wagner效应）在多孔介质中的主导作用。 3. 电磁场在岩石中的分布规律： 基于麦克斯韦方程组，结合边界条件，求解了在不同电磁波入射或外部电场激励下，煤岩体内部电场和磁场的空间分布，为后续的耦合分析奠定基础。 第三部分：流变与电磁的动力学耦合机制 本书的理论核心和创新点集中于流变形变过程如何诱发或改变材料的电磁性质，反之，电磁场如何反馈影响岩石的力学稳定性。 耦合机理的剖析： 1. 变形致电磁效应（Deformation-Induced Electromagnetics）： 当煤岩发生流变变形时，其内部的微裂隙和孔隙结构会发生显著变化，导致电荷传输路径的改变（如裂隙的拉开或闭合），进而引起电阻率和介电常数的动态变化。我们提出了“应变依赖性导电率”模型，将流变应变率作为电磁参数的驱动项。 2. 电磁致流变效应（Electromagnetics-Induced Rheology）： 外部电磁场（如高频电磁波或静电场）对岩石内部的电荷和极性分子产生驱动力或扭矩。这些电动力学作用力会叠加到原有的机械应力上，从而改变材料的有效粘滞系数或屈服强度。特别地，我们探讨了电场诱导的“电泳效应”和“电致伸缩效应”对煤岩蠕变速率的调控作用。 3. 耦合动力学方程的建立： 综合前述内容，本书推导了一组耦合的非线性偏微分方程组，该方程组将煤岩体的质量守恒、动量守恒、电磁场方程和流变本构关系统一在一个数学框架内。求解这组方程，可以模拟煤岩在复杂应力历史和外部电磁场协同作用下的动态演化过程。 第四部分：工程应用与展望 本书的理论成果不仅具有基础科学意义，更直接服务于煤矿安全开采、非常规油气增产以及地热能开发等工程领域。 应用实例包括： 瓦斯/二氧化碳（CO2）抽采过程中的岩体稳定性预测： 在抽采过程中，孔隙压力和应力状态的快速变化会导致煤岩电导率的剧烈波动，利用本书的耦合模型，可以更准确地监测开采过程中岩体损伤的电磁信号特征。 电磁辅助采矿技术： 分析特定频率的电磁波预处理能否有效降低煤岩的粘滞系数，从而实现低能耗的破碎或开采。 电磁监测技术优化： 为设计基于电磁参数反演（如电阻率层析成像）来评估煤岩深部流变状态和损伤程度的监测系统，提供了精确的理论指导。 本书的特点在于： 它避免了将电磁场简单视为被动量化工具的做法，而是将其提升为与岩石力学行为同等重要的、主动参与系统演化的动态变量。通过跨学科的视角和严谨的数学建模，本书为理解和控制复杂地质环境下的煤岩动力学行为提供了新的理论工具和方法论。本书适合高年级本科生、研究生、博士后研究人员以及致力于解决能源与安全工程领域前沿问题的专业工程师阅读和参考。
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