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| 編輯推薦： |
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1.本书深入探讨了高压电脉冲破岩技术在岩土工程与电气工程交叉领域的研究，填补了当前学术界的空白，为相关领域的研究者提供了宝贵的参考和启示。2.本书不仅通过理论分析和数值模拟揭示了高压电脉冲破岩的机理，还结合实际应用场景，探讨了该技术在不同地质条件下的应用效果，具有很强的实用性和指导性。3.本书结构清晰，内容全面，从岩石电性表征、放电通道刻画、力学响应评估到破岩技术应用，覆盖了高压电脉冲破岩研究的各个方面，为读者提供了系统性的知识框架。
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| 內容簡介： |
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本书共分7章内容。第1章绪论，介绍本书所使用的研究方法及思路；第2章高压电脉冲破岩机理研究，通过理论和数值模拟方法，研究了高压电脉冲等离子体通道形成、扩张以及冲击波压力演化规律；第3章高压电脉冲等离子体通道形成过程研究，构建了岩石电击穿过程中等离子体通道演化模型；第4章水下高压脉冲放电机理与能量转换效率研究，基于气泡击穿理论，对水下高压脉冲放电过程进行研究，分析电击穿和等离子通道形成的微观机理，揭示水下高压脉冲放电产生冲击波的过程；第5章高压电脉冲-水力压裂联合破岩模型研究，在对高压电脉冲破岩机理和等离子体通道形成过程的研究基础上，进一步研究了高压电脉冲-水力压裂联合破岩技术；第6章高压电脉冲-机械联合破岩力学性状研究，开发了一种高压电脉冲-机械联合破岩模型；第7章结论，对全书研究内容进行总结。
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| 關於作者： |
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饶平平，男，中共党员，教授，同济大学地下建筑与工程系岩土工程专业博士，上海市委组织部第十批援疆干部人才（对口支援喀什大学土木工程学院），现任上海理工大学环境与建筑学院副院长，教授，博导，获上海市东方学者、上海市青年五四奖章、上海市重大工程实事立功竞赛优秀建设者、上海市脱贫攻坚嘉奖、第十批省市援疆记功等荣誉称号，兼任国家自然科学基金项目评审专家、上海市优秀学位论文评审专家，上海市科委项目评审专家，上海市建筑施工行业协会BIM评审专家，杨浦区BIM技术推广应用专家组长，《土木建筑工程信息技术》杂志编委。主要从事深基坑工程、隧道与地下工程、岩土体电性效应、BIM技术应用及顶层设计研究，主持国家自然科学基金面上、青年及多项相关横向课题。累计发表论文100余篇，其中SCI及EI收录50余篇。作为副组长参与编制2016年、2017年《上海市杨浦区建筑信息模型技术示范区建设推进白皮书》。
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| 目錄：
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目录1绪论1.1研究背景及意义1.2国内外研究现状1.2.1高压电脉冲破岩机理1.2.2高压电脉冲破岩与传统破岩技术结合1.3本书研究内容1.4高压电脉冲破岩机理及力学性状研究技术路线2高压电脉冲破岩机理研究2.1高压电脉冲破岩解析模型2.1.1高压电脉冲等效电路2.1.2等离子体通道力学模型2.1.3岩石电破碎力学损伤过程分析2.2高压电脉冲破岩数值模型2.2.1岩石应力场控制方程和损伤模型2.2.2数值模型建立2.3高压电脉冲破岩模型验证2.4模型结果分析2.4.1高压电脉冲破岩过程分析2.4.2花岗岩异质性对岩石破碎的影响规律2.4.3高压电脉冲破岩机理分析2.5本章结论3高压电脉冲等离子体通道形成过程研究3.1等离子体通道演化模型3.1.1通道电流模型3.1.2电导率变化模型3.1.3通道能量模型3.2高压电脉冲等离子体通道数值模型构建3.2.1基本假设3.2.2几何模型3.2.3模型验证3.2.4结果与讨论3.3影响因素分析3.3.1脉冲波形对等离子体通道形成影响3.3.2电极间距对等离子体通道形成影响3.3.3矿物颗粒对等离子体通道形成影响3.4本章结论4水下高压脉冲放电机理与能量转换效率研究4.1水下高压脉冲放电冲击波形成机理4.2能量转换效率模型建立4.2.1水下高压脉冲放电能量转换过程4.2.2等离子体通道动力学方程与能量转换效率4.2.3模型验证4.2.4结果分析4.3能量转换效率参数分析4.3.1击穿电压影响分析4.3.2回路电感影响分析4.3.3电容量影响分析4.4本章结论5高压电脉冲-水力压裂联合破岩模型研究5.1高压电脉冲-水力压裂联合破岩的数学模型5.1.1高压电脉冲-水力压裂联合破岩概念模型5.1.2应力场控制方程5.1.3渗流场控制方程5.2模型设置和求解流程5.2.1控制方程数值实施5.2.2几何模型和求解流程5.3高压电脉冲-水力压裂联合破岩模型验证5.3.1单轴压缩和含预裂缝的单轴压缩模拟5.3.2高压电脉冲数值试验模拟5.3.3水力压裂数值试验模拟5.4模型结果分析5.4.1高压电脉冲破岩及其水力学参数演化模拟5.4.2高压电脉冲后水力压裂破岩模拟5.4.3高压电脉冲-水力压裂联合破岩机理分析5.5考虑复杂地质条件下的高压电脉冲-水力压裂联合破岩5.5.1复杂地质条件下的联合破岩概念模型5.5.2复杂地质条件下的联合破岩数学模型5.5.3考虑拉伸-剪切混合损伤的弹塑性本构关系5.5.4模型建立5.6模型结果分析5.6.1复杂地质条件下的高压电脉冲破岩5.6.2复杂地质条件下有无高压电脉冲的水力压裂破岩规律5.7考虑天然裂缝的注水压裂模型分析5.8本章结论6高压电脉冲-机械联合破岩力学性状研究6.1高压电脉冲-机械联合破岩技术构想6.2高压电脉冲-机械联合破岩数学模型6.2.1联合破岩应力过程分析6.2.2岩石损伤模型6.3联合破岩模型设置6.3.1基本假设6.3.2几何模型6.3.3模型验证6.4高压电脉冲-机械联合破岩过程模拟6.5影响因素分析6.5.1电极电压对联合破岩影响6.5.2脉冲上升时间对联合破岩影响6.5.3高压电脉冲和机械作用顺序对联合破岩影响6.6本章结论7结论参考文献
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| 內容試閱：
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序言高压电脉冲破岩是通过电极之间的高压电弧放电实现破岩的破岩方法，且可通过调整电极间距和输入电量等参数控制岩石破碎体积和掘进速度，相比于传统破岩方法具有破岩能耗小、无环境污染等优点，在岩石破碎领域中有着广阔的应用前景。由于学科间差异性和局限性，有关高压电脉冲破岩的岩土工程与机电工程交叉融合研究还十分欠缺，有关岩石脉冲放电击穿行为与能量耗散机制、电冲击特性、力学响应等关键问题还有待解决，也鲜见针对高压电脉冲与水力压裂、机械等传统岩石破碎技术手段联合的相关研究。本书从岩土力学角度出发，探究高压电脉冲破岩力学响应及应用问题，有助于剖析岩石高压电脉冲破碎机理，服务于工程开采和掘进。全书聚焦于高压电脉冲破岩研究的四个问题。(1) 岩石电性表征：岩石在高压电脉冲放电作用下的电学特性难以精确表征，原因如下。①岩石属于多相态多孔介质，包含骨架和孔隙部分（孔隙水和孔隙气）。②岩石是非均质性材料，天然裂隙和断层构成了优势导电通道。③岩石存在各向异性，在垂直和平行于地质沉积方向上的导电性能存在差异。④岩石的介电性和导电性受到温度、应力、电场强度影响存在时变性。因此，精确表征岩石在高压电脉冲作用下的电学特性是亟须解决的关键问题。(2) 放电通道刻画：高压电脉冲冲击岩石时，一旦岩石内部电场场强超过临界击穿场强，岩石内部会产生火花放电而被击穿，形成放电通道。由于脉冲放电的瞬时性和随机性，采用单一的击穿理论难以准确刻画岩石高压电脉冲放电通道的空间展布特征。精细刻画放电通道是高压电脉冲破碎岩石的基础理论研究，是亟须攻克的瓶颈。(3) 力学响应评估：岩石高压电脉冲冲击通常涉及电场、温度场和应力场的耦合作用。在岩石击穿放电过程中会产生强烈的电效应和热效应，诱使岩石发生温度变形和产生局部应力，同时伴随的冲击效应会使岩石发生冲击损伤。可见，高压电脉冲破岩涉及多物理场耦合作用，精准评估岩石高压电脉冲产生的多场耦合效应是实现精准破碎的关键。(4) 破岩技术应用：随着自然资源开采深度及广度的加大，以往钻爆、机械冲击以及水力压裂等破岩技术难以满足环境友好、爆破可控和经济高效的破岩技术需求。高压电脉冲破岩技术具有清洁、环保、可控等特征，如何将其应用于联合传统机械、水力压裂破岩技术上，并融合岩土工程和电气工程理论基础，是实现高效岩石破碎的技术难题。本书汇集了笔者课题组团队近年来在高压电脉冲破岩机理及应用的主要研究成果，共分为7个章节。第1章为绪论，介绍本书所采用的研究方法及思路；第2章为高压电脉冲破岩机理研究，通过理论和数值模拟方法，研究高压电脉冲破岩全过程及其机理；第3章为高压电脉冲等离子体通道形成过程研究，构建岩石电击穿过程中等离子体通道演化模型；第4章为水下高压脉冲放电机理与能量转换效率研究，基于气泡击穿理论，对水下高压脉冲放电过程进行研究，分析电击穿和等离子通道形成的微观机理，揭示水下高压脉冲放电产生冲击波的过程；第5章为高压电脉冲水力压裂联合破岩模型研究，在高压电脉冲破岩机理和等离子体通道形成过程的研究基础上，进一步研究高压电脉冲水力压裂联合破岩技术，考虑储层宏观异构性和细观异质性，将天然裂缝引入理论和几何建模中，进一步模拟复杂地质条件下的高压电脉冲水力压裂联合破岩力学性状演化规律；第6章为高压电脉冲机械联合破岩力学性状研究，开发一种高压电脉冲机械联合破岩模型；第7章为结论，对全书研究内容进行总结。本书内容大多来自课题组已发表的期刊论文和学位论文，他们的作者是欧阳昢晧、冯伟康、宁肯、崔纪飞等。本书的撰写也得到了课题组其他成员的大力协助和支持，他们是金潇、陈熠杰、李威等，本书由金潇统一整理编辑成册。此外，课题组在这一领域和方向的研究工作得到了国家自然科学基金面上项目(42077435)和国家自然科学基金面上项目(42377171)等的资助。由于时间有限，本书撰写过程中疏漏和不妥之处在所难免，殷切希望广大读者批评指正！作者2024年7月于上海理工大学
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