学术报告会 | 宏细观岩石破坏数值与理论研究

报告题目：宏细观岩石破坏数值与理论研究

报告时间：2021年10月14日下午14：30

报告地点：水电馆420会议室

报告人：陈斌 博士后

承办单位：智慧水利与智能减灾研究所

报告人简介：

陈斌，2018年博士毕业于英国斯旺西大学，而后在英国帝国理工学院、美国劳伦斯伯克利国家实验室从事博士后研究。主要致力于应用计算力学与理论分析方法解决岩石力学与地下工程领域中的前沿问题，在岩石力学、断裂力学领域国际权威期刊发表SCI论文8篇（第一作者6篇），受邀参与多个SCI期刊审稿。主持并完成煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金一项。

报告摘要：

地下洞室开挖、CO₂ 储存、地热能开发利用及非常规油气开采等地下工程往往涉及到多种形式的岩石破坏。数值模拟技术已被广泛应用于分析如何增进地下工程中有利的岩石破坏（如水力压裂对储层的增透作用）的同时抑制不利破坏（如洞室稳定性控制）。本报告分三个部分呈现了在水力压裂、热冲击、高压射流作用下地下岩体的破坏形式与机理。第一部分是关于水力压裂相场法模拟。通过引入一个额外的自由度（即相场）来描述裂隙及其扩展，相场法将裂隙表面能与变形能统一为总能量并根据能量最小化原理同时求解位移场、相场与流体压力场，并绕开了网格重新划分问题。该部分介绍了一种具有高准确性与收敛性的水力压裂相场法模型并应用于研究水力压裂在裂隙网络中的扩展问题。第二部分研究了在注入流体冷却作用下，热力驱动裂隙在高温地下岩体中的扩展及止裂问题。通过求解热传导方程、弹性方程、裂隙扩展与止裂准则，并应用无量纲分析，该部分系统地研究了水平井、竖直井周围及水力裂隙两侧热力裂隙长度、间距及缝隙随时间的变化规律，对揭示CO₂  注入中面临的潜在风险及开发适用于地热开采的有效工程手段具有重要的指导意义。第三部分呈现了一套从CT扫描数据采集到岩石颗粒尺度破坏模拟的创新性研究流程。首先采用CT扫描数据处理软件AVIZO构建了砂岩的微观结构模型，并将其导入到有限离散元-颗粒模型中，相关算例展示了砂岩在巴西劈裂、高压射流作用下的微观破坏机理，为研究其他形式下颗粒型岩石的微观破坏提供了有效方法。