fsd耦合模型在多孔水压致裂试验中的应用

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1、万方数据第23卷第19期岩石力学与工程学报23(19)：3240～32442004年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct．，2004FSD耦合模型在多孔水压致裂试验中的应用木李连崇1’2唐春安2杨天鸿1'2杨春和1张永彬2(1中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室武汉430071)(2东北大学岩石破裂与失稳研究中心沈阳110004)摘要运用以渗流、应力、损伤耦合模型(FSD．Model)为基础的岩石破裂过程分析(RFPA)系统，对非对称孔隙压力梯度下非均匀岩石多孔水压致裂过程中的裂缝扩展模式进行了数值模拟研究。数值模拟再

2、现了水压致裂过程中岩石由细观微破裂到宏观破坏的演化过程，并且与试验结果表现出了较好的一致性。研究结果表明，水压致裂过程中裂纹的扩展模式和压裂压力都受到裂纹尖端局部孔隙水压力大小和宏观上孔隙水压梯度分布的影响，裂纹总是向高孔隙水压力的区域扩展，并且压裂压力随着局部孔隙水压力的增大而降低。模拟的研究结果对实际的压裂施工具有一定的参考价值。关键词岩石力学，渗流力学，水压致裂，耦合模型，数值模拟，破坏过程分类号TU452文献标识码A文章编号1000．6915(2004)19．3240．05APPLICATIoNoFFSDCOUPLINGMODELToTHETESToFMULTIPLEHYDRAUU

3、CFRACTURINGLiLianchon91～，TangChun7an2，YangTianhon91～，YangChunhel，ZhangYongbin2(1KeyLaboratoryofRockandSoilMechanics，InstituteofRockandSoilMechanics，TheChineseAcademyofSciencestWuhan430071China)(2CentreforRockInstabilityandSeismicityResearch，NortheasternUniversity，Shenyang110004China)AbstractByusin

4、gtheRockFailureProcessandAnalysiscode(RFPA)，whichisbasedontheflow·stress-damage(FSD)couplingmodel，thebehaviorofmultiplehydraulicfracturesinthehomogeneousrocksissimulatedandinvestigated．Thesimulationresultsreflectmacroscopicfailureevolutionprocessinducedbymicroscopicfracturesubjectedtohydraulicload

5、ing，whichagreeswellwiththeexperimentalresults．Basedonthesimulationresearch，itispointedoutthattheporepressuremagnitudeonalocalscalearoundcracktipandthedistributionofporepressureonaglobalscalemaybothaffectthebehaviorsofcracksandfracturedpressure．Thefracturesalwayspropagatetowardstheregionswithhigher

6、localporepressureandthefracturepressuredecreaseswiththeincrementoflocalporepressure，Theresearchprovidesvaluableguidancetothedesignersofhydraulicfracturingengineering．Keywordsrockmechanics，seepagemechanics，hydro-fracturing，couplingmodel，numericalsimulation，failureprocess1引言岩石(体)中的渗流问题，尤其是高应力作用下的渗流问

7、题，是许多工程学科面临的一个重点和难点问题。在隧道开挖、油气开采、核废料处理、水坝及边坡失稳控制等工程中，应力扰动过程中应力场的重新分布将会给岩土体带来新的损伤，这种损2003年3月12日收到初稿．2003年6月20日收到修改稿。+国家自然科学基金(50490274．50134040，50204003)及中国科学院武汉岩土力学研究所重点实验室开放基金资助课题。作者李连祟简介t男，26岁，2000年毕业于东北大学资土系采矿