2024年Cundall奖获奖的3篇论文 (Itasca)
摘要
在2024年Itasca公司公布的Peter A. Cundall奖中，一篇奥地利维也纳大学的论文获奖，研究了钻孔诱导拉伸断裂的刚体弹簧网络模型，应用于石油工程。两篇荣誉奖论文分别来自多伦多大学和达尔豪西大学，分别探讨了连续采矿机参数对细颗粒生成的影响和在FLAC2D中应用CWFS方法模拟脆性破坏的案例。这些研究分别应用了Itasca的PFC3D、PFC2D和FLAC2D软件，展示了这些软件在石油工程、采矿工程和土木工程领域的应用价值。
正文
1. 引言
在第6届Itasca应用数值模拟研讨会【Itasca采矿分析工具箱IMAT的安装】即将举行之际，Itasca公司公布了2024年的Peter A. Cundall奖的1篇获奖论文和2篇荣誉奖论文【Charles Fairhurst教授讲述Itasca咨询公司的起源和创立过程】。本文简要描述了这些论文的研究工作内容。
2. 获奖论文
2024年Cundall奖的获奖论文来自于奥地利维也纳大学地质系(University of Vienna, Austria)的研究小组，他们的论文题目是"Rigid Body Spring Network Models of Drilling-induced Tensile Fractures(钻孔诱导拉伸断裂的刚体弹簧网络模型)"。
这篇论文应用于石油工程。由于钻孔图像记录中的几何信号模糊不清，很难将钻井诱发拉伸裂缝(DITF)与天然裂缝或诱发水力裂缝区分开来。对这些特征的误解会导致断裂储层特征描述和地质力学模型校准出现严重错误。因此，了解 DITF 形成的力学原理、由此产生的裂缝几何形状及其在远场的延续，对于地下表征具有重要意义。本研究基于三维数值模拟，对诱发断裂几何形状和断裂力学提出了新的见解。顾名思义，这篇论文使用的是PFC3D的'Rigid Body Spring Network Models(刚体弹簧网络模型)'
3. 荣誉奖论文
第一篇获奖论文来自于加拿大多市多伦多大学(University of Toronto)土木与矿物工程系的研究小组，他们的论文题目是"Analyzing the Effect of Continuous Miner Parameters on Fine Particle Generation: A Case Study in a Salt Mine (分析连续采矿机参数对细小颗粒生成的影响：盐矿案例研究)"。要优化岩石破碎过程并最大限度地减少细颗粒的产生，就必须全面了解各种参数对岩石切割过程的影响。本研究通过使用 PFC2D 软件进行数值模拟，研究了包括切削深度和钻头状态 (新钻头与磨损钻头)在内的多个参数对细粒生成的影响"。
第二篇获奖论文来自于加拿大达尔豪西大学(Dalhousie University)土木与资源工程系的研究小组，他们的论文题目是"Application of the CWFS method in FLAC2D to model brittle failure around the Qirehataer Diversion tunnel (在 FLAC2D 中应用 CWFS 方法模拟 Qirehataer 引水隧道周围的脆性破坏"。本研究利用Walton的 CWFS 建模指南，探索在 FLAC2D 中使用 CWFS (cohesion weakening friction strengthening) 方法分析中国西部齐齐哈尔引水隧道周围的脆性破坏。根据这些指南并调整输入参数，将模拟结果与现场观测的破坏深度进行比较，以评估 FLAC2D 中 CWFS 方法的有效性。
4. 结束语
2024年Cundall奖的三篇论文分别应用了Itasca的三个软件: PFC3D, PFC2D和FLAC2D，应用领域分别为石油工程、采矿工程和土木工程。
最后一篇文章提到的CWFS方法最初是由Gabriel Walton在加拿大的Queen’s University攻读博士学位时提出的(2015)，后来这种方法被Itasca的工程师深度应用，现在这种方法已经合并到IMASS本构模型中【应用应变-软化模型模拟边坡位移(Strain-Softening)】。
