FRACOD模拟裂纹扩展液-力耦合模块的研发及工程应用

沈宝堂，柴顺杰，张士川，陈 兵

(1.山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266590；2.澳大利亚联邦科学院矿物资源部 昆士兰先进技术中心，澳大利亚 昆士兰州 布里斯班 4069)

随着地热能开发、CO2封存以及核废料封存等相关问题受到人们的日益关注，针对岩石工程领域耦合问题的研究显得尤为重要，其中岩体中液-力复杂的耦合过程作为解决岩石工程耦合问题的核心成为学者们研究的热门课题[1]。目前，研究液-力耦合问题的方法主要有室内岩石试验、现场试验以及数值模拟。室内岩石试验因可直观展示裂纹扩展与传播的优点得到了广泛的应用[2]。然而，岩石试样在取芯过程中往往受取芯设备较大的扰动影响，岩样离散性较高，导致同组试样之间试验结果存在较大偏差。现场试验可真实反映实际工程问题，但是受工程成本以及现场试验过程中复杂性及不确定性的影响，现场试验的开展受到制约[3]。数值模拟既可避免取芯设备扰动的影响，又能降低工程成本，且可应用于各种地形、地质与施工条件，故数值模拟软件被广泛应用于液-力耦合问题的研究[4]。

在过去的几十年里，学者们针对液-力耦合过程问题开展了大量数值模拟研究。研究过程中大多把岩体视为连续介质，基于有限元方法开展相关研究。然而，有限元方法需要对重点研究区域网格细化，计算工作量大大增加，严重影响着研究工作的开展[5]。……