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非饱和多孔介质中毛细诱导断裂的相场框架:干燥诱导与水力开裂。 (英语) Zbl 1441.74205号

摘要:本文介绍了一个统一的数学框架,用于复制实验中观察到的低渗透非饱和多孔材料中的干燥诱导和水力压裂。非饱和多孔介质被认为是一种三相固-液-气有效介质,其中每种组分占代表性元素体积的一小部分。因此,基于能量最小化的相场模型(PFM)与Biot的多孔弹性理论一起制定,以复制脆性状态下的亚临界裂纹扩展。与水力压裂不同,水力压裂中多余的孔隙液体压力在裂缝的产生和扩展中起着重要作用,干燥裂缝主要由保水引起的变形驱动。因此,固体骨架的润湿性可能会影响毛细压力(吸力)的演变,并改变多孔介质的路径依赖性响应。这种气-水-固相互作用可能阻碍或加剧开裂的发生。通过在我们的相场断裂方法中引入保持敏感的退化机制,可以复制润湿和干燥过程中毛细效应对裂纹扩展的差异。为了复制基质内部孔隙空间和裂缝的水力行为,引入了因裂缝增长和孔隙度变化而引起的固有渗透率的路径依赖性变化,以模拟开放和闭合裂缝中的流动管道。干裂和水力压裂的数值示例表明,所提出的模型能够捕获不同的裂缝模式,这在质量上与文献中记录的相关实验的破裂机制一致。

MSC公司:

74兰特 脆性断裂
74层10 流固相互作用(包括空气弹性和水弹性、孔隙率等)
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全文: 内政部 内政部

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