岩石裂缝的相场建模与粗糙度
摘要：相位场建模-一种处理不连续性的连续方法-由于能够处理复杂的、不连续的几何形态而受到欢迎，而无需使用显式的表面跟踪算法来模拟岩石断裂。然而，目前不存在的任何相位场模型都没有考虑到表面粗糙度对断裂的力学响应的影响，例如弹性变形和剪切诱导膨胀，尽管这种行为对于地下系统至关重要。为了填补这个空白，我们在这里介绍了相位场模拟粗糙岩石断裂的第一个框架。该框架将基于位移跳跃的离散本构模型转化为基于应变的连续模型，而不需要任何额外的参数，然后将其转化为摩擦界面的相位场形式。我们通过构造一个特定的相位场形式来说明该框架，该相位场形式最初是针对离散建模而制定的岩石接头模型。新的建模方法得到的结果与大量问题的已建立的离散方法的结果非常吻合，这些问题从单一不连续性的剪切到破碎岩石的压缩等各种问题。进一步表明相位场模型可以很好地模拟来自粗糙不连续性的复杂裂缝扩展。因此，我们的相位场框架在没有显式地表示不连续性几何形态的任何算法的情况下，提供了一个离散粗糙不连续性本构模型-在岩石力学中常见-与连续有限元方法-在计算力学中常见-之间的前所未有的桥梁。
作者：Fan Fei, Jinhyun Choo, Chong Liu, Joshua A. White
论文ID：2105.14663
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2022-11-24