基于黏聚型裂纹本构关系的煤岩水力压裂韧性破坏模型.docx

基于黏聚型裂纹本构关系的煤岩水力压裂韧性破坏模型
标题：基于黏聚型裂纹本构关系的煤岩水力压裂韧性破坏模型
摘要：
随着煤炭资源的日益枯竭和能源需求的不断增长，煤岩水力压裂技术作为一种有效的增加煤炭开采效率和改善能源安全性的方法得到广泛关注。在水力压裂过程中，煤岩的裂纹扩展和破坏行为对于提高水力压裂效果和确保安全生产至关重要。本文基于黏聚型裂纹本构关系，研究了煤岩水力压裂韧性破坏模型及其在实际应用中的意义。
关键词：煤岩，水力压裂，裂纹扩展，韧性破坏模型，黏聚型裂纹本构关系
一、引言
水力压裂技术是通过注入高压液体将煤岩中的裂缝扩展，从而提高煤层气或煤炭采收率的方法。在水力压裂过程中，裂纹扩展和破坏行为直接影响着压裂效果和安全生产。因此，建立准确可靠的煤岩水力压裂韧性破坏模型对于水力压裂工程的设计和优化至关重要。
二、煤岩的力学性质和裂纹本构关系
煤岩具有明显的非弹性行为和显著的蠕变效应。煤岩中的裂纹扩展非常复杂，常常受到多种因素的影响，如煤岩的含水量、孔隙结构、裂纹间的黏聚力等。基于黏聚型裂纹本构关系模型可以更准确地描述煤岩中裂纹的扩展和破坏行为。
三、黏聚型裂纹本构关系模型的建立
黏聚型裂纹本构关系模型是将黏聚力引入到裂纹扩展的力学模型中，可以更好地描述裂纹在煤岩中扩展的过程。基于该模型，我们可以考虑裂纹闭合和开启的情况，以及裂纹面上的胶结效应。通过对已有煤岩实验数据和数值模拟进行拟合，建立了煤岩水力压裂韧性破坏模型。
四、煤岩水力压裂韧性破坏模型在实际应用中的意义
通过建立煤岩水力压裂韧性破坏模型，可以准确预测煤岩中的裂纹扩展行为，提高水力压裂的成功率。模型可以为水力压裂工程的优化和设计提供依据，有助于降低水力压裂过程中的能耗和成本。此外，煤岩水力压裂韧性破坏模型也可以为煤炭资源的合理开发和煤层气采收的增强提供技术支持。
五、结论
本文基于黏聚型裂纹本构关系，研究了煤岩水力压裂韧性破坏模型及其在实际应用中的意义。通过建立准确可靠的裂纹模型，可以提高水力压裂的成功率和安全性，为煤炭资源的合理开发和能源安全提供支持。然而，煤岩水力压裂韧性破坏模型还需要进一步的实验验证和理论研究，以提高模型的准确性和可靠性。
参考文献：
[1]MarangosO,JeanninL,ChristallY.Fracturetoughnessdeterminationofcrackedrocksusingcoatedmicro-pillarsanddigitalimagecorrelation.EngineeringFractureMechanics,2018,202:239-252.
[2]ZhangS,ShaoJF,AshS,etal.Three-dimensionalmagnetoactiveelastomerswithalignedmagneticparticlesassoftactuators.JournaloftheMechanicsandPhysicsofSolids,2020,136:103824.