水压致裂过程的三维数值模拟研究

摘要：

基于RFPA数值分析方法和并行计算技术,建立了反映岩石细观损伤演化过程的三维渗流-应力-损伤耦合模型.对具有120万单元的方形岩石材料模型,进行了4组不同应力状态下水压致裂过程的三维大规模科学计算分析.计算结果分析表明:起裂压力与失稳压力并不重合,起始裂纹均为张性,裂纹扩展形式、表面平整度、走向、扩展失稳过程以及裂纹的空间分布形态受应力状态影响.当竖直方向为最大主应力方向时裂纹呈空间竖片分布,当水平应力差较大时裂纹表面形态平整,失稳到来较快;当竖直方向为最小主应力方向时裂纹的空间分布呈水平片状;不等的主应力情况下裂纹总是分布在最小主应力面内;当三向主应力相等时,裂纹起裂位置和扩展方向具有竞争趋势,空间分布不具规律,裂缝分支较多.数值模拟结果与物理实验结果有着较好的吻合,该研究对水压致裂工程设计有一定参考价值.

关键词：流固耦合、并行有限元计算、三维水压致裂、数值模拟

所属期刊栏目：32

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金50820125405;50909013;50804006;国家重点基础研究发展计划项目2007CB209404

在线出版日期：2011-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1875-1881