MultiFracS软件三维注浆模型发表于IJG

1月前浏览273

【最新论文】Yan CZ, Wang T, Gao Y, Ke W, Wang G. A three-dimensional grouting model considering hydromechanical coupling based on the combined finite-discrete element method. International Journal of Geomechanics. 2022,22(11):04022189.(SCI, IF=2.964)

本文建立了可模拟三维情形下含复杂裂缝网络的岩体注浆过程的三维注浆模型，既可以考虑浆液在裂缝中的运移，压力的分布，浆液和岩体的相互作用以及注浆过程中可能存在的裂缝起裂和扩展。该模型利用节理单元和四面体单元的独特连接浆液只在断裂的节理单元内流动，复杂三维渗流问题被转化成在一系列三角面上的二维流动。假设浆液在断裂节理单元上的流动满足平行板层流，浆液的流体类型为牛顿流体、Bingham流体或幂律流体，我们构建出描述浆液在裂隙中运移的浆液流动模型。结合浆液流动模型、力学断裂计算以及张开度和流体压力的连接作用，我们构建了可以考虑岩体破裂及水力耦合作用的三维注浆模型，使得该模型可对三维情形下任意复杂裂隙岩体的注浆过程进行模拟。该模型在GPU并行多物理场断裂分析软件MultiFracS中实现。然后，我们给出了一个含有解析解的一维注浆算例，对本文的三维注浆模型正确性进行验证。最后，还给出了一个含有复杂裂隙网络岩体的注浆算例及不同地应力情形下注浆引起的裂缝扩展情况，模拟结果表明本文模型可以对注浆过程中浆液的运移，压力的分布，岩体的变形以及可能存在裂缝扩展进行模拟。本文的模型可为注浆效果的预测提供一个定量分析工具。