夹层空间分布对多孔介质力学行为影响研究

来源：计算力学学报杂志2025年第5期北京时间：

作者：刘明鑫,杨永飞,孙海,张磊,钟俊杰,张凯,姚军

单位：中国石油大学(华东) 深层油气全国重点实验室, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 石油工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 深层油气全国重点实验室, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 石油工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 深层油气全国重点实验室, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 石油工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 深层油气全国重点实验室, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 石油工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 深层油气全国重点实验室, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 石油工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 深层油气全国重点实验室, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 石油工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 深层油气全国重点实验室, 青岛 266580,中国石油大学(华东) 石油工程学院, 青岛 266580

摘要：在多孔介质形成过程中,颗粒的沉积和破碎等因素会导致不同结构的夹层,这些夹层显著影响多孔介质的力学行为。通过采用离散元方法,系统研究了夹层倾角和厚度对多孔介质力学行为的影响。结果表明,含夹层多孔介质的应力强度介于两种均质多孔介质之间,并随夹层倾角和厚度的变化而变化。粒间平均配位数在加载初期受夹层厚度影响显著,加载后期趋于稳定。配位数的变化影响了强弱力链的分布,夹层的倾角和厚度则决定了力链的应力传递大小和方向。此外,接触单元法向力和法向接触力随夹层倾角的增加而发生偏转,表现出显著的各向异性。本研究加深了对地层中含夹层多孔介质复杂力学行为的理解,为地质工程的优化和实际应用提供了有价值的参考。

关键词：夹层,倾角和厚度,DEM,力学行为,接触模式,

基金资助：国家重点研发计划(2022YFE0203400);国家自然科学基金(U23A20595;52034010;52288101);山东省自然科学基金重大基础研究项目(ZR2024ZD17);青岛市自然科学基金原创探索项目(23-2-1-230-zyyd-jch)资助.