Cui W, Liu Q, Wu Z, Xu X. (2024) Fracture development around wellbore excavation: Insights from a 2D thermo-mechanical FDEM analysis[J]. Engineering Fracture Mechanics.

本文基于FDEM平台研究了高温地下环境下钻孔周围的裂缝发育和开挖损伤区(EDZ)形成机制。本项工作首先开发了各向异性热-力耦合方案用于模拟岩层内各向同性/各向异性的热传导特性（图1），并将其应用到均匀各向同性岩体（图2）以及层状岩体（3）中的钻孔开挖模拟中。模拟过程综合考虑了开挖卸荷、钻井液支撑以及温度效应对裂缝发育的影响。研究结果表明，采用所开发的热-力耦合FDEM模拟方法可以为钻孔稳定性行为分析提供独特视角。

图 1 各向异性热传导模型

图 2  均匀各向同性岩体内考虑不同作用机制的钻孔周围裂缝发育过程

图 3 层状岩体内考虑不同作用机制的钻孔周围裂缝发育过程