选择边界条件(Boundary Conditions)和求解器

1 引言

边界条件分为力学边界条件和水力边界条件。力学边界条件用于岩石力学和岩石工程的模拟，水力边界条件用于流体模拟。

2 边界条件

2.1 力学边界条件(Mechanical)

边界条件的选择取决于被模拟的问题类型，如下图所示。

(1) 实验室规模的岩石力学试验。在加载板上施加设定的速度。为了进行UCS模拟，需要在上压板和下压板赋予数量相等但作用方向相反的恒定速度，如下图所示。

(2) 深部地下开挖。外部边界被设定为零位移条件。

(3) 边坡和地表开挖。模型的底部边界在x和y方向固定，左边界和右边界仅固定x方向，y方向可以移动。

2.2 水力边界条件(Hydraulic)

以下边界条件可用于水力求解器(hydraulic solver)。

(1) 流速(Flow rate)---流速用于模拟流体从一个节点(空洞)的注入或抽出。

(2) 压力(Pressure)---压力是用来模拟特定节点(空洞)的恒定压力。从水力的角度来看，设定压力值意味着在给定的空洞上有无限的液体质量。

(3) 静水压力(Hydrostatic pressure)---通过定义水位高程值，静水压力用来模拟地下水位。

(4) 压力场(Pressure field)---压力场允许从外部文件中导入压力场。然后，流体压力的值被 插值并分配给网格节点。这对于从第三方软件导入压力值是非常有用的。多个压力场文件可以被导入，并在不同的水力时间步长中应用，使得压力场随时间而变化。

(5) 钻孔流速(Borehole flow rate)---钻孔流速与常规的流速条件相似，但适用于模型的物理空洞的周边，而不是单一节点。

(6) 钻孔压力(Borehole pressure)---钻孔压力与常规压力条件相似，但适用于模型的物理空洞周边，而不是单一节点。

3 求解器

目前，Irazu有四个主要的数值解算器：

(1) Mechanical---力学求解器检测岩块之间的接触并捕捉岩石的变形、接触相互作用和断裂。当与水力求解器耦合时，它可以捕捉到裂缝内的流体压力和有效应力；当与传输求解器耦合时，它可以捕捉到由于支撑剂的形成而产生的裂缝支撑。当与热求解器耦合时，它可以捕捉到热应力和摩擦热的产生。

(2) Hydraulic---水力求解器可以捕捉到流道内的流体流动(裂缝流动)，流体注入和水力裂缝的增长以及液体泄漏到原岩中。  

(3) Transport---传输求解器可以捕捉到水力压裂应用中支撑剂的平流传输、重力沉降和置换。

(4) Thermal---热求解器可以捕捉到热平流、通过液体和固体的热传导、接触传热和对流传热。