本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害防控，尤其涉及一種水力裂縫演化模擬方法、裝置及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
1、在巖土工程中，水是影響工程安全的關(guān)鍵因素，裂隙是水的重要滲流通道，對于裂隙的萌生和擴展起到促進作用，例如庫岸巖質(zhì)邊坡在動水位作用下，由于巖體滲流作用導(dǎo)致坡體內(nèi)部和庫水面會形成水位差，從而產(chǎn)生動水壓力，該壓力促進邊坡巖體下滑并使得裂紋擴展，從而發(fā)生滑坡，三峽庫區(qū)自運行以來發(fā)生滑坡共有4000余處，如三峽庫區(qū)的八字門滑坡、涼水井滑坡等。另外，在油氣開采中，同樣會利用水力壓裂技術(shù)促進形成地層的裂隙網(wǎng)絡(luò)，增加巖層的滲透率，從而增加油氣產(chǎn)量。因此，為了進一步研究水滲流作用對邊坡工程安全的影響和水力壓裂技術(shù)對油氣開采的作用，本項發(fā)明將聚焦于滲流-應(yīng)力耦合作用對裂紋擴展的影響。
2、目前，室內(nèi)試驗研究無法滿足研究的需要，而數(shù)值模擬技術(shù)目前是解決巖土工程問題的主流手段，數(shù)值模擬處理滲流-應(yīng)力耦合問題的重要方法有離散法和連續(xù)法，連續(xù)法中相場法是近年來最流行的研究方法之一，所以本項專利采用相場法進行滲流-應(yīng)力耦合模型研究，旨在考慮水滲流對裂紋萌生、擴展的影響。
3、對于現(xiàn)有的對于水力裂縫的研究方法存在局限性的問題，目前還沒有提出較好的解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種水力裂縫演化模擬方法、裝置及電子設(shè)備，用以解決現(xiàn)有的對于水力裂縫的研究方法存在局限性的缺陷。
2、第一個方面，本發(fā)明提供一種水力裂縫演化模擬方法，包括：
3、將損傷巖體劃分為若干個不同的計算區(qū)域，并確定每個所述計算區(qū)域的滲流控制方程；
4、結(jié)合滲流各向異性，確定每個所述計算區(qū)域多孔介質(zhì)滲流-應(yīng)力耦合的滲透張量；
5、將所有所述計算區(qū)域的滲流控制方程與相場進行關(guān)聯(lián)，得到目標(biāo)滲流控制方程；
6、基于所述目標(biāo)滲流控制方程，確定所述損傷巖體的位移、流體壓力和相場。
7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種水力裂縫演化模擬方法，將損傷巖體劃分為若干個不同的計算區(qū)域，包括：
8、將所述損傷巖體劃分為基質(zhì)區(qū)、裂紋區(qū)和過渡區(qū)；
9、其中，所述過渡區(qū)為位于所述基質(zhì)區(qū)和所述裂紋區(qū)之間的計算區(qū)域。
10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種水力裂縫演化模擬方法，確定所述基質(zhì)區(qū)的滲流控制方程，包括：
11、基于達西定律和biot理論，獲取所述基質(zhì)區(qū)的存儲系數(shù)和流體流速；
12、根據(jù)所述基質(zhì)區(qū)的存儲系數(shù)和流體流速，生成所述基質(zhì)區(qū)的滲流控制方程。
13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種水力裂縫演化模擬方法，確定所述基質(zhì)區(qū)多孔介質(zhì)滲流-應(yīng)力耦合的滲透張量，包括：
14、獲取所述基質(zhì)區(qū)的初始滲透系數(shù)；
15、基于所述基質(zhì)區(qū)的初始滲透系數(shù)和右柯西-格林應(yīng)變張量的乘積，確定所述基質(zhì)區(qū)多孔介質(zhì)滲流-應(yīng)力耦合的滲透張量。
16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種水力裂縫演化模擬方法，確定所述裂紋區(qū)多孔介質(zhì)滲流-應(yīng)力耦合的滲透張量，包括，
17、確定所述裂紋區(qū)在張開狀態(tài)下的第一滲透張量和閉合狀態(tài)下的第二滲透張量；
18、結(jié)合所述第一滲透張量和所述第二滲透張量，得到所述裂紋區(qū)多孔介質(zhì)滲流-應(yīng)力耦合的滲透張量。
19、根據(jù)本發(fā)明提供的一種水力裂縫演化模擬方法，將所有所述計算區(qū)域的滲流控制方程與相場進行關(guān)聯(lián)之前，包括：
20、將所述裂紋區(qū)和所述基質(zhì)區(qū)的滲透張量進行插值，得到所述損傷巖體整個計算區(qū)域的滲透張量。
21、根據(jù)本發(fā)明提供的一種水力裂縫演化模擬方法，將所有所述計算區(qū)域的滲流控制方程與相場進行關(guān)聯(lián)，得到目標(biāo)滲流控制方程，包括：
22、確定所述損傷巖體所在系統(tǒng)的系統(tǒng)總內(nèi)能；
23、結(jié)合所述系統(tǒng)總內(nèi)能，根據(jù)變分原理和能量最小原理，得到滲流-應(yīng)力耦合的相場控制方程；
24、引入歷史能量場，確定滲流-應(yīng)力耦合模型中每個物理場的弱形式；所述滲流-應(yīng)力耦合模型包括應(yīng)力場、相場和滲流場；
25、對每個所述物理場的弱形式進行有限元離散，得到對應(yīng)的所述物理場的殘差；
26、結(jié)合所述物理場的殘差生成所述目標(biāo)滲流控制方程。
27、根據(jù)本發(fā)明提供的一種水力裂縫演化模擬方法，基于所述目標(biāo)滲流控制方程，確定所述損傷巖體的位移、流體壓力和相場，包括：
28、通過交錯迭代方法求解所述滲流-應(yīng)力耦合模型中每個物理場的位移和流體壓力，以及通過固定節(jié)點的流體壓力確定所述節(jié)點的位移矢量，直至滿足預(yù)設(shè)的收斂準(zhǔn)則；
29、通過所述節(jié)點的位移和流體壓力確定所述歷史能量場的場變量；
30、更新所述歷史能量場的場變量，并通過牛頓-拉夫森方法得到所述損傷巖體的相場。
31、第二個方面，本發(fā)明還提供一種水力裂縫演化模擬裝置，包括：
32、劃分模塊，用于將損傷巖體劃分為若干個不同的計算區(qū)域，并確定每個所述計算區(qū)域的滲流控制方程；
33、處理模塊，用于結(jié)合滲流各向異性，確定每個所述計算區(qū)域多孔介質(zhì)滲流-應(yīng)力耦合的滲透張量；
34、關(guān)聯(lián)模塊，用于將所有所述計算區(qū)域的滲流控制方程與相場進行關(guān)聯(lián)，得到目標(biāo)滲流控制方程；
35、確定模塊，用于基于所述目標(biāo)滲流控制方程，確定所述損傷巖體的位移、流體壓力和相場。
36、第三個方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述第一個方面所述的水力裂縫演化模擬方法。
37、第四個方面，本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述第一個方面所述的水力裂縫演化模擬方法。
38、第五個方面，本發(fā)明還提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述第一個方面所述的水力裂縫演化模擬方法。
39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
40、本發(fā)明提供的水力裂縫演化模擬方法，通過推導(dǎo)滲流-應(yīng)力耦合相場模型，采用譜分解對應(yīng)變能進行分解，保證裂紋擴展實在拉應(yīng)變產(chǎn)生的能量下發(fā)生的，考慮水的做功對裂紋擴展的影響，滲透系數(shù)隨著裂紋開度和巖體變形的變化而變化，解決了現(xiàn)有的對于水力裂縫的研究方法存在局限性的問題。
1.一種水力裂縫演化模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力裂縫演化模擬方法，其特征在于，將損傷巖體劃分為若干個不同的計算區(qū)域，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力裂縫演化模擬方法，其特征在于，確定所述基質(zhì)區(qū)的滲流控制方程，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力裂縫演化模擬方法，其特征在于，確定所述基質(zhì)區(qū)多孔介質(zhì)滲流-應(yīng)力耦合的滲透張量，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力裂縫演化模擬方法，其特征在于，確定所述裂紋區(qū)多孔介質(zhì)滲流-應(yīng)力耦合的滲透張量，包括，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力裂縫演化模擬方法，其特征在于，將所有所述計算區(qū)域的滲流控制方程與相場進行關(guān)聯(lián)之前，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力裂縫演化模擬方法，其特征在于，將所有所述計算區(qū)域的滲流控制方程與相場進行關(guān)聯(lián)，得到目標(biāo)滲流控制方程，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水力裂縫演化模擬方法，其特征在于，基于所述目標(biāo)滲流控制方程，確定所述損傷巖體的位移、流體壓力和相場，包括：
9.一種水力裂縫演化模擬裝置，其特征在于，包括：
10.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至8任一項所述的水力裂縫演化模擬方法。