多孔隙介质力学行为与流固耦合数值方法

目录 前言 第1章 多孔隙介质力学行为及流固耦合研究现状 1 1.1 引言 1 1.2 不同围压下岩石的力学行为及其变形机理 1 1.2.1 不同围压下岩石的力学行为 1 1.2.2 岩石在不同围压下的变形破坏机理浅析 3 1.3 岩石的本构模型 4 1.3.1 概述 4 1.3.2 塑性模型 5 1.3.3 连续损伤模型 9 1.3.4 弹塑性损伤模型 13 1.4 渗流模型 14 1.5 渗透率演化模型 14 1.6 弹塑性损伤本构方程的数值实现 16 参考文献 17 第2章 双重孔隙介质流固耦合数值模型 26 2.1 引言 26 2.2 符号规定 26 2.3 基本概念 27 2.4 有效应力概念 28 2.5 损伤变量和真实应力概念 28 2.6 控制方程 29 2.6.1 模型框架结构 29 2.6.2 形变模型 29 2.6.3 渗流模型 30 2.6.4 本构关系 31 2.6.5 完全耦合方程 35 2.7 模型参数 37 2.7.1 压缩系数 37 2.7.2 流体交换参数 38 2.7.3 渗透率 38 2.8 本章结论 39 参考文献 39 第3章 多孔隙介质弹塑性损伤模型 41 3.1 概述 41 3.2 多孔隙介质弹塑性损伤模型的建立 42 3.2.1 符号约定 42 3.2.2 模型框架 42 3.2.3 连续损伤模型 44 3.2.4 塑性模型 49 3.3 模型参数说明 61 3.4 模型验证与应用 61 3.4.1 静水压力试验 61 3.4.2 三轴排水剪切试验 62 3.4.3 三轴不排水剪切试验 73 3.5 本章结论 78 参考文献 78 第4章 多孔隙介质渗透率演化模型 81 4.1 引言 81 4.2 渗透率演化模型 82 4.2.1 渗透阻滞系数 82 4.2.2 渗透率演化模型的建立 84 4.3 模型参数 84 4.4 模型验证 85 4.4.1 静水压力试验 86 4.4.2 三轴试验 87 4.5 本章结论 93 参考文献 93 第5章 多孔隙介质流固耦合数值模型 95 5.1 引言 95 5.2 有限元数值模型 95 5.2.1 有限元法的一般程序 95 5.2.2 控制方程的空间域离散化 96 5.2.3 时间域离散化 100 5.2.4 全局解 101 5.3 弹塑性损伤模型的积分 102 5.3.1 概述 102 5.3.2 弹塑性应力-应变关系 102 5.3.3 正向欧拉格式 103 5.3.4 基于自动子步法的修正欧拉格式 104 5.3.5 屈服面漂移修正 107 5.4 本章结论 111 参考文献 111 第6章 流固耦合数值模型验证 112 6.1 概述 112 6.2 数值积分方法的评价 112 6.2.1 三轴排水剪切试验 113 6.2.2 三轴不排水剪切试验 117 6.3 流固耦合数值模型验证案例 122 6.3.1 井点降水问题分析 122 6.3.2 井点一维注水问题 127 6.3.3 水力致裂问题 130 6.4 本章结论 133 参考文献 133 第7章 流固耦合数值模型的应用 135 7.1 概述 135 7.2 一维固结问题 136 7.2.1 单孔隙介质固结问题分析 136 7.2.2 双重孔隙介质固结问题分析 137 7.3 井壁稳定性分析 141 7.3.1 弹性介质 141 7.3.2 弹塑性双重孔隙介质 143 7.4 径向水力致裂研究 148 7.4.1 径向水力致裂试验 148 7.4.2 径向水力致裂应用分析 150 7.5 优化及应用 153 7.6 本章结论 153 参考文献 154 彩图