水壓致裂工藝廣泛應用于石油天然氣增產(chǎn)、煤層氣開采、地應力測量等工程領域。水壓致裂過程涉及滲流、應力、變形、損傷、微裂隙萌生和擴展等復雜的物理過程,是巖石力學研究領域的熱點和難點問題。本文以改進剛體彈簧方法為基礎,結合等效離散裂隙網(wǎng)絡模型,提出了二維巖石水壓致裂模擬方法,并對厚壁圓筒進行了水壓致裂的數(shù)值模擬。本文主要工作如下:(1)以隨機均布Voronoi網(wǎng)格為基礎,提出了等效離散裂隙網(wǎng)絡,用于孔隙介質穩(wěn)定非穩(wěn)定滲流模擬,并建立了細觀滲流參數(shù)和宏觀滲流參數(shù)的轉換方法。通過與一維非穩(wěn)定滲流解析解的對比,驗證了等效離散裂隙網(wǎng)絡模型的適用性。(2)基于biot理論,建立了水壓和力學響應耦合算法,并推導了彈性條件下厚壁圓筒水力耦合解析公式,通過與已知的彈性理論得到的解析解對比,以及與數(shù)值解的對比,驗證了本文推導出的解析理論和提出的數(shù)值模型的準確性。(3)結合改進剛體彈簧方法和等效離散裂隙網(wǎng)絡模型,提出了一種新的脆性巖石水壓致裂過程離散介質力學模型,重點研究了Biot系數(shù)對水壓致裂過程的影響。研究表明,Biot系數(shù)作為反映水力耦合效應的重要參數(shù),對水壓致裂過程中的位移和破壞強度有顯著影響,Biot系數(shù)越大,所需的壓裂壓力越小。(4)進一步將提出的模型進行拓展,探討了圍壓和非穩(wěn)定滲流對脆性巖石水壓致裂過程的影響。研究表明,在非穩(wěn)定滲流框架下,瞬態(tài)流動的影響是突出的。非穩(wěn)定流動狀態(tài)下的內(nèi)部流體峰值壓力明顯小于穩(wěn)定滲流狀態(tài)下的峰值內(nèi)水壓力。
【學位單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE377
【部分圖文】：

Pa1MPa Pa 0.1 MPa0.0 0.5 1.0 819 4.12 Biot Pa Pb 4.13 4-6E/GPa B/MPa-1C/MPa T/MPa50 0.1 0.19 92 6.64
【參考文獻】

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本文編號：2866711