地应力对水压致裂裂纹扩展的数值模拟研究：影响与机制

本文档深入探讨了"地应力对水压致裂裂纹扩展影响的数值模拟"这一主题，发表于2013年的《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》第32卷第1期。作者陈庚、徐涛、唐春安和Ranjith PG针对岩石在渗流和应力共同作用下的裂纹生成与扩展过程进行了研究。他们利用专门的岩石破裂过程分析软件，针对不同的地应力水平（从80 MPa逐渐降低至45 MPa）和预置不同倾角的裂纹条件下，对水压致裂裂纹的扩展进行了细致的数值模拟。 研究发现，在内孔水压的作用下，随着地应力的减小，形成的裂纹不再严格垂直于水平主应力方向，而是逐渐偏离这个方向。这一转变表明了地应力对裂纹扩展路径具有显著影响。同时，模拟结果显示，水压能够穿透预制裂纹，揭示了水压致裂过程中能量传递的动态特性。这些研究成果对于理解岩石的力学行为，尤其是在石油工业中的液压破碎法（如压裂）有着重要的理论价值和实践意义，为提高石油开采效率提供了科学依据和技术支撑。 关键词提炼了论文的核心内容，包括渗流与应力耦合、非均匀性、岩石破裂、水压致裂、数值模拟、裂纹扩展以及水平主应力。整体而言，这项工作不仅深化了我们对岩体力学行为的理解，也为相关领域的工程设计和安全评估提供了实用的计算工具和理论指导。通过这种方法，科研人员可以更精确地预测和控制在实际操作中可能出现的裂缝发展，从而优化开采过程，减少潜在的风险。