基于黏聚力單元法的單雙射孔水力裂縫擴展數值模擬研究

作者：竹宇波

摘要：為研究單雙射孔下的水力劈裂規律,基于Abaqus的黏聚力單元損傷本構,建立了含單雙射孔裂隙的有限元模型,對不同水力壓裂因子D下的裂紋擴展過程,位移矢量進行了數值模擬研究。結果表明:單裂隙情況下,裂紋擴展產生于裂縫尖端,隨著水壓的不斷增大,D值較小的工況裂縫沿著最大主應力的方向發展,對于D值較大的情況而言,裂縫將呈現45°的破壞特征。雙裂隙情況下,裂隙內側存在裂縫相互干擾的問題,D=1,D=5和D=20時,兩條射孔裂隙的內側端先互相遠離,然后互相搭接,最終形成一條相互作用區域,當D=2時,內側端將直接搭接;裂紋的位移矢量揭示了裂紋擴展機理。單裂隙情況裂縫尖端的位移矢量向兩側散開,裂紋呈現典型的“拉裂”現象,主要發生I型破壞;雙裂紋內側尖端產生應力“相互作用環”,產生典型的剪切破壞現象;基于數值模擬產生的拉伸破壞與剪切破壞特征,對拉伸破壞與剪切破壞機理進行了討論,得到了拉伸與剪切破壞的臨界條件。

發文機構：浙江同濟科技職業學院建筑工程系

關鍵詞：黏聚力單元法射孔水力壓裂數值模擬破壞機理cohesive force element methodperforationhydraulic fracturingnumerical simulationfailure mechanism

分類號： TD313[礦業工程—礦井建設]