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为了更真实地模拟水力压裂过程中的岩石变形、裂缝扩展及流体流动,在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合的连续-非连续方法的基础上,发展了一种流-固耦合方法。在该方法中,裂缝可沿四边形单元对角线和单元边界扩展,流体流动满足立方定律。通过与单一裂缝非稳态渗流模型及KGD模型的理论解进行对比,验证了该方法的正确性。由定向射孔水力压裂的模拟结果可以发现,(1)距离射孔越远,流体压力越小;随着时间的增加,裂缝中流体压力降低。(2)随着射孔角度的增加,裂缝起裂和扩展过程中的流体压力及转向距离增加;随着x方向水平应力的增加,裂缝起裂和扩展过程中的流体压力增加;两个方向水平应力之差越大,裂缝转向距离越小。(3)随着时间的增加,裂缝区段数目的增速变慢,这与裂缝体积增加变快有关。 相似文献
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以自主开发的拉格朗日元与变形体离散元耦合的连续-非连续方法为基础,引入Ⅱ型断裂能,用以模拟剪切开裂现象,并通过直接剪切实验对方法的正确性予以验证。在静水压力条件下,开展了关于巷道开挖直径、开挖卸荷时间对巷道围岩变形及开裂过程影响的数值模拟研究。研究结果表明:岩样上端面平均剪应力-水平位移曲线的峰值随着Ⅱ型断裂能的增加而增加,且岩样脆性降低;随着时步数的增加,多条剪裂纹自巷道周边向围岩内部扩展,部分剪裂纹相互交叉而形成Ⅴ形坑,最终使围岩处于不平衡或趋于平衡的状态;在此过程中剪裂纹时而扩展,时而基本停滞,并在一些位置呈间隔排列;随着开挖直径的减小,Ⅴ形坑的最大深度减小,剪裂纹区段数目及平行的剪裂纹数目均减少,当开挖直径较小时,模型最终趋于平衡;开挖卸荷时间不同,巷道围岩开裂呈现一定的规律性和复杂性。 相似文献
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