当前位置:首页>>新闻动态>>科研进展

力学所在三维岩体流场-破裂耦合计算方法研究中取得进展

作者:程鹏达 2021-09-03 10:47 来源:
放大 缩小

  地质体具有非连续、非均匀、流固耦合等特性,如油气开采、滑坡防治、核废料处理、地下水污染防治、地热工程等均与以上特性密切相关。 

  针对上述特性,地质体力学及应用课题组基于连续-非连续单元法(CDEM),提出了一种可同时考虑固体变形、破裂、裂隙流和孔隙渗流的四场耦合力学模型。模型采用CDEM计算连续介质的变形和破裂,采用有限体积法(FVM)计算流场,其中孔隙渗流服从达西定律,裂隙流采用立方定律表示 (1)。通过与KGDMandel-Cryer等理论解及实验现象的对比分析,验证了该模型的准确性。该力学模型具有以下特点(2) 

  1)可以精确刻画流体在节理、断层等裂隙通道中的流动过程以及流体向岩土体内部的入渗过程; 

  2)可以准确计算流体在节理、断层和岩土体内部的流体压力以及相应的固体应力、裂缝开度等; 

  3)可以准确描述流体驱动下的地质体内部裂缝的萌生、扩展及交叉的动态过程。 

  论文以 “A novel three-dimensional hydraulic fracturing model based on continuumdiscontinuum element method” 为题发表在国际力学权威期刊Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering上。 

  力学所博士研究生朱心广为第一作者,冯春副研究员为通讯作者。该工作得到科技部国家重点研发计划(No. 2018YFC1505504)项目的支持。

1 四场耦合流程图

 

 2 流体驱动下的裂缝扩展示意图及流体压力曲线

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cma.2021.113887. 

附件: