Численное моделирование гидроразрыва в горной породе

Аннотация

Разработана численная модель гидроразрыва в массиве горных пород на основе обобщенного метода конечных элементов (XFEM). Данный подход включает в себя несколько особенностей: обобщенные функции формы используются в кластере узлов вокруг трещины, тогда как обычные функции формы конечных элементов применяются вне трещин; чтобы избежать смешивания элементов в XFEM вводится специальная функция; контактные условия между гранями трещин задаются объединением метода склейки с расширенным методом Лагранжа. Предполагается, что давление воды внутри трещины одинаково. Проанализировано влияние давления воды на поведение трещин и взаимодействие между гидравлическими и естественными трещинами. Приведены численные примеры существенного влияния давления воды в трещинах на напряжения и деформации в непосредственной окрестности вершины трещины и траекторию ее распространения.