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

4.3 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 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

9.1 逾渗现象

9.2 单纯孔隙介质的逾渗

9.2.1 定义与方法

9.2.2 二维孔隙介质逾渗规律

9.2.3 三维孔隙介质逾渗规律

9.3 孔隙裂隙双重介质的逾渗

9.3.1 孔隙裂隙双重介质的逾渗研究方法

9.3.2 二维单一裂隙多孔介质的逾渗规律

9.3.3 二维孔隙裂隙双重介质的逾渗规律

9.3.4 三维孔隙裂隙双重介质逾渗模型

9.3.5 三维孔隙裂隙双重介质逾渗规律模拟研究

9.4 煤体瓦斯逾渗机理

9.4.1 二维孔隙介质连通团分布规律与渗流机理

9.4.2 二维孔隙裂隙双重介质连通团分布规律与逾渗机理

9.5 油页岩热解的逾渗研究

9.5.1 油页岩孔隙结构随温度的变化规律

9.5.2 不同热解温度下油页岩孔隙结构的三维逾渗规律

第10章 连续介质理论的离散分析方法

10.1 离散分析的发展

10.2 有限差分法

10.3 有限元法

第11章 多孔介质多场耦合作用的本构规律

11.1 岩石的基本力学特性

11.1.1 岩石的全程应力应变曲线

11.1.2 三轴应力下岩石的特性

11.1.3 岩石的破坏机制与强度准则

11.1.4 不连续面的性状

11.2 岩体渗流的物性方程

11.2.1 线性渗流的物性方程

11.2.2 裂隙介质中的流动定律

11.3 流固耦合作用下渗流规律

11.3.1 应力与孔隙压作用的渗流特征

11.3.2 体积应力与孔隙压共同作用下的渗流规律

11.3.3 体积应力、剪应力与孔隙压对煤体渗透性的影响

11.3.4 三维应力下侧向应力对裂缝渗透系数影响的实验与理论分析

11.3.5 蠕变、破裂等不可恢复变形下的渗透性变化研究

11.3.6 岩石细观渗流规律的研究

11.3.7 吸附性气体的渗流规律

11.3.8 三维应力作用下裂缝中气体渗流规律

11.3.9 气液二相流体渗流规律

11.4 有效应力规律

11.5 流体作用下的岩体特性

11.5.1 水对岩体性态的影响

11.5.2 孔隙瓦斯对煤体特性的影响

11.6 THMC耦合作用特性试验机研制

11.7 热力（TM）耦合作用特性

11.7.1 高温下岩石的力学特性

11.7.2 岩石的热学特性

11.8 THM耦合作用下岩石渗透特征

11.9 TEMC耦合作用的本构规律

11.9.1 气煤热解的TEMC耦合作用本构规律

11.9.2 钙芒硝盐岩溶解渗透力学特性

第12章 多孔介质多场耦合作用的理论架构

12.1 理论架构

12.2 多孔介质多场耦合作用的机理分析

12.2.1 其他物理场对固体介质性态的影响

12.2.2 其他物理场对渗流的影响

12.2.3 其他物理场对热量传输特性的影响

12.2.4 其他物理场对传质特性的影响

12.3 多孔介质多场耦合作用的耦合数学模型

12.4 解耦策略与方法

第13章 固体变形与液体渗流耦合作用及其应用

13.1 连续介质固体变形与水渗流耦合作用模型及解法

13.1.1 数学模型

13.1.2 连续介质岩体水力学模型的有限元解法

13.2 拟连续介质岩体水力学模型

13.3 裂隙介质岩体水力学模型

13.4 煤层注水工程

13.4.1 煤体渗透特性分类

13.4.2 煤层注水防治冲击地压工程

13.4.3 煤层注水防治煤尘

13.4.4 煤层注水软化中硬煤试验放顶煤开采

13.5 承压水上采煤的裂隙介质固流耦合理论

13.5.1 带压开采三维裂隙介质固流耦合数学模型

13.5.2 带压开采数值模拟

13.5.3 顶板围岩应力的分布规律

13.5.4 底板围岩应力分布规律

13.5.5 底板围岩位移分布规律

13.5.6 太原组含水层水位随工作面开采的变化规律

13.6 固流耦合相似模拟理论与技术

13.6.1 固流耦合相似理论

13.6.2 固流耦合相似材料配制

13.6.3 三维固流耦合模拟试验设备

13.6.4 带压开采固流耦合模拟试验研究

13.7 边坡稳定性分析

13.8 水库诱发地震

13.9 开采地下水引起的地面沉降

第14章 岩体变形与气体渗流耦合作用与应用

14.1 煤层瓦斯渗流研究进展

14.2 拟连续介质煤体-瓦斯耦合作用数学模型

14.2.1 煤体瓦斯耦合理论的物理基础

14.2.2 瓦斯渗流方程

14.2.3 可变形多孔介质的运动方程

14.2.4 固气耦合数学模型

14.3 固体变形与气体渗流耦合数学模型的数值解法

14.3.1 瓦斯渗流方程的线性近似

14.3.2 瓦斯渗流方程的泛函及离散

14.3.3 固体变形方程的泛函及离散

14.4 煤矿钻孔抽放瓦斯的数值分析

14.4.1 试验区概况及模型简化

14.4.2 钻孔抽放瓦斯的数值实验

14.5 裂隙介质岩体变形与气体渗流的耦合数学模型

14.5.1 物理基础

14.5.2 气体渗流方程

14.5.3 数值解法

14.5.4 瓦斯抽放的数值模拟

14.6 水力割缝改造低渗透煤层的理论与应用

14.6.1 强化低渗透煤层瓦斯抽放的技术原理

14.6.2 水力割缝抽放瓦斯的技术原理

14.6.3 水力割缝抽放瓦斯的数值分析

14.6.4 水力割缝成套装备的研制

14.6.5 水力割缝强化本煤层瓦斯抽放的工业试验

第15章 气液二相流体渗流与固体变形耦合作用与应用

15.1 概述

15.2 裂缝中气液二相流体渗流的混沌现象与混合介质渗流模型

15.2.1 气液二相流体的混合渗流数学模型

15.2.2 裂缝中气液二相流体渗流的数值模拟

15.2.3 裂缝中气液二相流体渗流模拟实验

15.3 拟连续介质气液二相流体渗流与固体变形的耦合数学模型

15.4 气液二相流体固流耦合作用的工程响应

第16章 固热耦合作用与应用

16.1 固热耦合数学模型与工程应用分析

16.1.1 数学模型

16.1.2 冻结法凿井的固热耦合分析

16.1.3 耦合分析方法

16.1.4 固热耦合分析实例

16.2 岩石的热破裂分析

16.2.1 热破裂机理分析

16.2.2 花岗岩颗粒尺寸分析

16.2.3 500℃下花岗岩的高温热破裂特征分析

16.2.4 加热过程中花岗岩的热破裂演化

16.2.5 花岗岩热破裂特征

16.3 岩石热破裂门槛值的数值实验

16.3.1 平面随机非均质热弹塑性力学模型

16.3.2 数值实验方法

16.3.3 岩石热破裂门槛值的数值实验研究

16.4 随机介质固热耦合数学模型与应用分析

16.4.1 基本假设

16.4.2 随机介质固热耦合数学模型

16.4.3 数值实验模型

16.4.4 韦伯分布下岩石热破裂

16.4.5 指数分布下岩石热破裂

第17章 固流热耦合作用与地热开采和核废料处置

17.1 裂隙介质固流热耦合数学模型与求解

17.1.1 物理基础

17.1.2 裂隙介质固流热耦合数学模型

17.1.3 求解策略与计算程序设计

17.2 高温岩体地热开采的数值实验

17.2.1 数值试验的模型简化

17.2.2 地热开采过程中热能迁移规律

17.2.3 地热开采过程中裂缝水压及宽度变化规律

17.2.4 裂缝面温度、应力随开采时间的变化规律

17.2.5 裂缝宽度随开采时间的变化规律

17.2.6 出力与寿命的研究

17.3 核废料处置的固流热耦合分析

17.3.1 FEBEX原位试验THM耦合数值模拟

17.3.2 DECOVALEX计划的BMT1模型的THM耦合数值模拟

第18章 岩体控制压裂

18.1 经典水力压裂法及其地应力测量

18.1.1 压裂方法

18.1.2 理论分析

18.1.3 试验资料

18.1.4 经典水力压裂裂缝的扩展规律

18.1.5 水力压裂的剪切破裂机理

18.2 地面钻孔控制压裂的应用

18.2.1 煤层气开采

18.2.2 水压致裂法地下处置核废料

18.2.3 高温岩体地热开采的巨型水力压裂

18.3 盐类矿床压裂-溶解理论与应用

18.3.1 盐类矿床压裂-溶解理论

18.3.2 水压致裂形成水平裂缝的机理

18.3.3 芒硝矿开采的群井致裂工业实施

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

19.1 引言

19.2 油页岩原位开采技术

19.3 油页岩原位注蒸汽开采的热流固耦合数学模型

19.3.1 基本假设

19.3.2 气液两相混合物渗流方程

19.3.3 热量传输方程

19.3.4 岩体变形方程

19.3.5 油页岩原位注蒸汽开采的热流固耦合数学模型

19.4 油页岩原位注蒸汽开采的热流固耦合数学模型的数值解法

19.5 油页岩原位注蒸汽开采油气的数值模拟

19.5.1 水蒸气、水及油页岩物理参数

19.5.2 计算模型简化

19.5.3 数值模拟结果及分析

第20章 较完全热解反应的THMC耦合作用与矿物开采

20.1 煤炭地下气化开采

20.2 煤炭地下气化空间THC耦合作用分析

20.3 煤炭地下气化煤体THM耦合作用分析

20.4 煤炭地下气化采场围岩热力耦合作用分析

20.4.1 气化采场煤体围岩热力耦合数学模型

20.4.2 气化采场围岩温度场数值模拟

20.4.3 煤炭地下气化采场矿山压力分布规律的数值模拟

20.5 天然气水合物开采

20.5.1 天然气水合物

20.5.2 开采方法

20.5.3 天然气水合物减压法开采的数学模型

20.5.4 减压法开采天然气水合物的数值模拟

第21章 较完全溶解反应的THMC耦合作用与盐矿水溶开采

21.1 引言

21.2 盐类矿床水溶开采机理

21.2.1 盐矿水溶机理

21.2.2 盐类矿物的溶解特性

21.2.3 水溶开采的动力学原理

21.3 水溶开采固流热传质耦合数学模型

21.3.1 流体运移方程

21.3.2 固体变形及裂缝变形方程

21.3.3 溶质扩散方程

21.3.4 溶腔中化学流体的热传输方程

21.3.5 水溶开采固流热传质耦合数学模型

21.4 盐矿水溶开采的THMC耦合作用的数值模拟

21.4.1 双井对流水溶开采的数值模拟

21.4.2 群井控制水溶开采数值模拟

21.5 芒硝矿群井致裂控制水溶开采技术及应用

21.5.1 群井致裂控制水溶开采的技术原理

21.5.2 运城盐湖芒硝矿区地质简介

21.5.3 群井致裂连通的工业实施

21.5.4 群井控制水溶开采实施

第22章 极不完全溶解反应的THMC耦合作用与溶浸采矿

22.1 引言

22.2 极不完全溶解反应动力学与物化实验

22.2.1 钙芒硝矿溶解机理分析

22.2.2 钙芒硝矿溶解实验研究

22.2.3 溶解传输的颗粒模型

22.3 钙芒硝矿床原位水溶开采的HMC耦合数学模型

22.3.1 HMC耦合数学模型

22.3.2 钙芒硝矿床原位水溶开采的数值模拟

22.3.3 数值模拟结果

22.4 钙芒硝矿群井致裂压力浸泡原位水溶开采的工业试验

22.4.1 钙芒硝矿的原位溶浸开采方法

22.4.2 群井致裂实施

22.4.3 钙芒硝矿压力浸泡原位溶采

22.5 金属矿的溶浸开采

22.5.1 铀钍矿的资源特征

22.5.2 铀矿的堆浸

22.5.3 铀矿的原位溶浸开采

22.5.4 铜矿的原位溶浸开采

参考文献

附录