چکیده
در این مقاله روشی برای شبیه سازی شکستگی هیدرولیک 3-D در محیط های متخلخل کاملا اشباع شده ارائه می کنیم. شکستگی گسسته ناشی از فشار مایع می باشد. یک مدل جامع شکستگی زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که شکستگی به دنبال عناصر نزدیک به جهت طبیعی تنش اصلی حداکثر در راس شکستگی ایجاد شده باشد. هیچ مسیر شکستگی از قبل تعیین شده ای مورد نیاز نیست.این امر مستلزم به روز رسانی مداوم شبکه ی اطراف شکاف به منظور در نظر گرفتن هندسه ی تکاملی می باشد. به روز رسانی شبکه به وسیله ی مولد کارآمد شبکه حاصل می شود. معادلات حاکم در چارچوب نظریه ی مکانیک محیط های متخلخل نوشته می شوند و به صورت عددی به شیوه ای کاملا پیوسته حل می شوند. مثالی در رابطه با یک سد بتنی ارائه شده است.
1. مقدمه
شکستگی ناشی از آب باعث ایجاد بسیاری از مشکلات مهندسی در موادی مانند سنگ ها ، خاک یا بتن می شوند. شکستگی هیدرولیک باعث افزایش بازیابی هیدروکربن ها از مخازن زیر زمینی می شود و به استخراج گاز و نفت از سنگ های نفت زا کمک می کند ( تامست ،2011). این یک زمینه ی نوظهور است که در آن پیامد های وارد بر محیط ارزیابی می شوند. از سوی دیگر، مخازن گاز در ایالات متحده و در مقیاس کوچک تر در اروپا بسیار عظیم هستند و تمایل به مدل سازی شکستگی هیدرولیک را توجیه می کنند. یکی دیگر از کاربرد های مهم آن مربوط به تجزیه و تحلیل پایداری ارتفاع سد ها می باشد.
مدل سازی ریاضی شکستگی های ناشی از آب از دهه ی 1960 به طور مداوم آغاز شده است، به عنوان مثال پرکینز و کرن (1964). این نویسندگان نظریه های ساده سازی مختلفی را مطرح کرده اند ، به عنوان مثال در رابطه با جریان مایع ، شکل شکستگی و سرعت نشت از شکستگی. از میان سایر نویسندگان می توان به رایس و کلری (1976) ، کلری (1978) هانگ و راسل (1985) ، و دتورنی و چنگ (1991) اشاره کرد. در راه حل های تحلیلی فعلی ، در چارچوب مکانیک شکستگی خطی فرض بر این است که مشکل ثابت است. علاوه بر این ، نویسندگان با محدودیت های رویکرد های تحلیلی ، به خصوص عدم توانایی ارائه ی یک مشکل تکاملی در دامنه ای با پیچیدگی واقعی مواجه می شوند. در سایر مقالات به تجزیه و تحلیل رفتار جامد و مایع نزدیک به راس شکستگی پرداخته می شود ( ادوانی و همکاران ، 1997) ؛ گاراگاش و دتورنی ،2000). یک مدل کلی توسط بوون و اینگرافی (1990) در رابطه با مکانیک شکستگی خطی ارائه شده است. این مدل ، نشت مایع در محیط اطراف شکستگی را امکان پذیر می سازد و بر این فرض استوار است که یک شکستگی متحرک به بارهای وارد و ویژگی های مواد بستگی دارد. از این رو طول شکستگی محصول طبیعی الگوریتم راه حل است، نه نتیجه ی فرضیه های قبلی. در این مورد یک راه حل تفاضل محدود مورد استفاده قرار می گیرد. کارتر و همکاران (2000) از یک مدل شکستگی هیدرولیک 3D که به فرضیه ی بوون و اینگرافی (1990) شبیه است ، استفاده کردند. شفلر و همکاران (2006) و شسچی و همکاران (2007) یک مدل جامع شکستگی دو بعدی در یک محیط متخلخل کاملا اشباع شده ارائه کردند که در آن فرضیات محدود کننده ی ذکر شده حذف می شوند. در نهایت ، ردور و همکاران (2008) از روش عنصر محدود توسعه یافته برای شبیه سازی شکستگی هیدرولیک 2D استفاده کردند.
این مقاله در نشریه اسپرینگر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان شکستگی هیدرولیک در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
