187 / 2021-04-14 00:00:51

临近表面水力裂缝尖端区域研究

水力压裂；流固耦合；裂纹扩展；流体滞后区

临近表面水力压裂在地质、岩土和微电子制备等领域有广泛的应用。本文将系统探讨浅层水力压裂裂纹尖端区域流体滞后区大小以及解结构特征。结果表明尖端区域的流体滞后区和解的多尺度特性只由一个无量纲数确定，无量纲断裂韧度K（其由断裂韧度、裂尖扩展速度、流体粘度、裂纹距离表面的深度、弹性特性和外部应力组成）。流体滞后区大小随着无量纲断裂韧度K的增加而减小。裂纹尖端区域具有多尺度行为，裂纹张开位移的曲率在靠近裂尖区域和远离尖端区域均为常值；在两个区域之间为跨过流体前沿的过渡区域，此区域随无量纲断裂韧度K的增大而减小，最终消失。最后，基于尖端区域解，进一步研究了粘性流体等流量注入驱动临近表面币型水力裂缝演化规律。