岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 1850-1862.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0962
吕茂淋1, 2,朱珍德1, 2,周露明1, 2,葛鑫梁1, 2
LÜ Mao-lin1, 2, ZHU Zhen-de1, 2, ZHOU Lu-ming1, 2, GE Xin-liang1, 2
摘要: 水力压裂裂隙扩展形态对于深部岩体油气开采和地热能开采具有重要意义。针对深部地层岩体水力压裂裂隙扩展问题,基于相场法理论、Biot多孔弹性介质力学理论和渗流力学理论建立了相场法应力−渗流耦合模型。该模型采用有限元方法对方程组进行离散化处理,运用牛顿迭代法(Newton-Raphson method,简称NR法)和分离式耦合方法求解方程组以提高计算精度。对比了该模型数值解与室内试验模拟结果和基于数值流形法(numerical manifold method,简称NMM)的数值解,并将数值解与理论解析解进行比较,验证了模型的可靠性。基于该模型,研究了地应力差、裂隙间距和注入流量等因素对垂直于最大主应力方向的双裂隙水力压裂裂隙扩展的影响规律。研究结果表明:随着地应力差的增大,裂隙扩展路径的偏转角度增大,扩展分支路径相应增多;较小的裂隙间距使裂隙更易贯通,且裂隙扩展的偏转程度和扩展长度均随着裂隙间距的增大而逐渐增大;较大的注入流量更有利于裂隙扩展长度和扩展速度的增加。通过探讨不同因素对裂隙扩展的影响,为深部岩体水力压裂优化复杂裂隙网络提供了理论依据。
中图分类号: TU452| [1] | 孙志亮, 邵敏, 王叶晨梓, 刘忠, 任伟中, 柏巍, 李朋, . 管道破损诱发地面沉降细观模拟与影响因素分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 507-518. |
| [2] | 刘瑞, 周舒威, 秦世康, 徐英俊, 何修涵, 冯建业, . 废弃矿井氢储能硐室热−流−固耦合响应特征研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 454-466. |
| [3] | 唐梅荣, 张广清, 张敏, . 多水平井立体化水力压裂缝网空间分布特征试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2449-2458. |
| [4] | 张奇, 王驹, 刘江峰, 曹胜飞, 谢敬礼, 成建峰, . 热-水-力多场耦合下高放废物处置库核心处置单元间距设计研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2626-2638. |
| [5] | 朱先祥, 张琦, 马俊鹏, 王永军, 孟凡贞, . 浆−水置换效应下含水砂层渗透注浆扩散机制[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1957-1966. |
| [6] | 吴婷, 杨志兵, 胡冉, 陈益峰, . 细颗粒运移与孔隙堵塞对两相渗流特性的影响[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1755-1764. |
| [7] | 梁庆国, 李景, 张崇辉, 刘彤彤, 孙志涛, . 基底均匀膨胀作用下黄土−泥岩复合地层隧道衬砌力学响应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1811-1824. |
| [8] | 姜海波, 卢燕, 李琳, 张军, . 干湿-冻融作用输水渠道膨胀土强度特性及损伤演化规律研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1356-1367. |
| [9] | 王刚, 王恩茂, 隆清明, 徐浩, 陈雪畅, 刘昆轮, . 考虑滤失效应的煤层水力压裂与裂隙扩展关系研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1071-1083. |
| [10] | 申林方, 华涛, 王志良, 李松波, 陈骞. 参数空间变异性对岩石水力压裂裂隙扩展形态的影响[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1294-1302. |
| [11] | 杨明云, 陈川, 赖莹, 陈云敏. 串联锚在黏土中的三向受荷承载力分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 582-590. |
| [12] | 薛熠, 杨博鹍, 刘勇, 孙强, 张云, 曹正正, . 液氮循环冷冲击作用下高温花岗岩I型断裂特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 422-436. |
| [13] | 张凌博, 孙宜松, 程星磊, 郭群录, 赵川, 刘京红. 基于损伤能量耗散的三维土体切削破坏面表征方法研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3626-3636. |
| [14] | 张昕晔, 刘志伟, 翁效林, 李铉聪, 赵建崇, 刘小光. 上砂下黏复合地层隧道开挖面稳定性及破坏模式研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3637-3648. |
| [15] | 吴迪, 陈嵘, 孔纲强, 牛庚, 缪玉松, 王振兴. 冷-热循环温度下桥梁能量排桩热-力响应特性现场试验与数值模拟[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3649-3660. |
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