MultiFracS的2D连续-非连续混合渗流模型发表于AG

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【最新论文】Yan Chengzeng*, Wang Y, Xie X, et al. A 2D continuous-discrete mixed seepage model considering the fluid exchange and the pore pressure discontinuity across the fracture for simulating fluid-driven fracturing. Acta Geotechnica. 2023, 10.1007/s11440-023-01974-6.

本文基于有限-离散元法(FDEM)，提出了考虑真实的裂隙边界流体交换以及裂缝处孔压间断的连续-离散渗流计算模型及水力耦合模型,该模型已经在多物理场断裂分析软件MultiFracS中实现。该连续-离散渗流计算模型采用立方定律表示裂隙中的流体流动，基于达西定律用有限体积方法求解岩石基质内的孔隙渗流，并且考虑裂隙流体和孔隙流体在边界处的流体交换以及裂缝两侧的孔压间断，从而实现孔隙渗流和裂隙渗流在裂隙处的相互作用。将该连续-非连续渗流模型与FDEM结合构建的水力耦合可以对水力作用下含任意复杂裂缝网络的岩体破裂问题进行求解。该连续-离散渗流计算模型及水力耦合模型可以根据裂缝的扩展动态更新裂缝两侧三角形单元的节点共用关系，从而很好地考虑裂缝对孔隙渗流的影响以及裂缝动态扩展对渗流的影响，可以考虑了孔压在裂缝两侧的非连续性（间断或者跳跃），对于岩石基质内部的孔隙渗流无需引入人为的未断裂节理单元及其换流系数，不用缩小时间步长。文中给出了4个含有解析解算例验证本文模型的正确性。另外，将该方法用于模拟一个含复杂裂缝网络的压裂问题，模拟结果表明该方法可以捕捉压裂过程中裂缝的起裂、扩展、交汇及天然裂缝和压裂裂缝的相互作用以及压裂过程流体的压力的动态演化。本文的模型可应用于流体驱动断裂，如水力压裂等问题的求解。