流‒固‒相多场耦合数值方法及水力压裂模拟

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2025年第12期北京时间：

作者：王飞阳

单位：1.东华大学 环境科学与工程学院，上海 201620;2.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092

摘要：基于统一断裂相场理论，提出了流?固?相多场耦合数值方法，并将其用于探究赋存地应力和天然裂缝对水力压裂及其裂缝形态的影响。数值模拟研究表明：流?固?相多场耦合数值方法能准确预测拉、剪和拉?剪复合等水力压裂的裂缝形态；起裂所需的压力水头与赋存地应力水平正相关，且水力压裂的裂缝形态受侧压力系数影响明显；天然裂缝改变了孔压的分布，进而影响水力压裂裂缝的分叉和交汇，形成不同的裂缝形态。

关键词：水力压裂,流‒固‒相多场耦合,水平集方法,赋存地应力,天然裂缝

基金资助：同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室开放课题（KLE-TJGE-B2405）；中央高校基本科研业务费专项资金（2232024D-16）；国家自然科学基金（52308408）；上海市2022 年度“科技创新行动计划”启明星项目（22YF1429900）。