基于零厚度黏聚力单元的水力压裂裂隙空间分布影响分析

作为页岩气开采关键技术,水力压裂在目标岩层产生大量裂隙,构成页岩气有效运输通道。因此,研究裂隙的空间分布和影响因素具有重要意义。采用连续-非连续方法,通过ins-coh程序在ABAQUS有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元,得到计算模型。考虑到水力压裂中的流固耦合,编写用户子程序确定孔隙压力初始场分布,并给出压裂阶段压裂液的流动准则和流固耦合方程。随着压裂液的注入,黏聚力单元发生破坏,连贯的张开区域形成页岩气运输通道。在验证该方法可行性基础上,结合西南某地区页岩气储层典型地质条件,进行三维水力压裂数值模拟。模拟结果显示:该方法能够合理模拟高水压下压裂液在岩体中流动,岩体裂隙面萌生、扩展、贯通的完整破坏过程。最后,通过设计多组模型进行对比分析,探究注液速度、初始裂隙间距和长度对裂隙空间分布的影响,为实际工程的方案设计提供指导意见。

隧道衬砌厚度对结构安全性及裂缝演化规律影响研究

以广西某高速公路隧道工程为背景,基于ABAQUS有限元分析软件建立三维数值模型,模拟研究衬砌厚度不足对衬砌结构安全性和裂缝演化规律的影响。结果表明:隧道衬砌厚度不足显著影响衬砌结构的安全性,减薄位置处安全系数随着内衬厚度的减小而减小;拱顶厚度不足时,对衬砌结构安全性的影响最大;衬砌减薄分散型分布对拱顶、拱肩处安全性影响较大;衬砌减薄集中型分布对边墙安全性影响较大。裂缝首先出现在减薄区域对应的衬砌内侧;随着内衬厚度的减小,裂缝数量增加、扩展速度加快,破坏提前;衬砌减薄集中型分布产生的裂缝面积大于分散型分布产生的裂缝面积。