Irazu Geomechanica用例

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挑战

一个大型的开放坑矿正在经历重大的墙壁变形和不稳定性。岩体质量行为的特征是主要不连续表面（断层和叶面）和地下水流的相互作用。

结果，由于孔隙压力过多和持续的采矿作业，坑壁的一部分经历了加速变形。因此，需要（i）对当前削减的后置分析，以帮助了解开放坑的变形和故障机制，以及（ii）校准数值模型，以确保后来对未来削减的前向分析。

使用常规数值工具的岩石斜率稳定性分析通常无法正确捕获所涉及的主要物理过程，因为它们需要关于岩体质量（例如连续，同质和各向同性）及其机械行为（例如，线性弹性或弹性或弹性）的大量简化假设。

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解决方案

使用Irazu模拟软件的数值模拟非常适合分析岩石斜率的机械行为，因为它们可以捕获广泛的斜坡行为，而无需复杂的组成型模型。特别是，可以捕获连续变形，破裂和复杂的故障运动学以及大型位移。此外，能够考虑大量故障和其他不连续性表面的能力可以将关键的结构地质数据纳入计算。

通过整合岩石断裂力学和离散断裂网络（DFN）功能，Irazu可以分析脆弱的失败过程，同时考虑关节持久性和终止效应。由于没有关于故障模式的假设，因此从重力驱动的，结构控制的失败因压力驱动的，脆性的分裂而自然而然地出现了广泛的行为。

最后，由于IRAZU孔压力效应的耦合水力机械求解器（例如，有效应力）可以与通过岩石断裂的水流一起考虑。

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结果

使用开放坑壁的Irazu 3D模拟，可以：

通过考虑复杂的断层网络和与地下水流的相互作用，成功地回分析了当前截止的壁变形，最终允许在数值上复制现实的变形和加速模式。

量化孔隙压力对壁变形和斜率性能的影响，从而确认地下水流过故障可能会在斜坡上产生较大的变形。

预测在不同的地质力学场景下的未来削减的性能，包括过高的孔隙压力，并提供预期的坡度壁变形范围。

捕获以逐渐的斜率变形和多块相互作用机制（Toppling）为特征的斜率中的复杂故障和变形机制。

建议采取补救策略，例如脱水运动，以进一步稳定坡度，从而降低成本并提高矿山安全性。

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挑战

液压压裂用于刺激低通透性储层，以从经济上从非常规的储层中回收碳氢化合物。同样，还采用了液压刺激来增强地热系统的渗透性和深入采矿应用中的岩石质量。

液压刺激程序设计通常通过当地经验来调整的简单模型来解决。从地质力学的角度来看，这些模型通常忽略注射液和现有流体之间的相互作用，原位和诱导的岩体质量应力，新创造的裂缝以及自然不连续性。

结果，常见的设计实践无法预测地质力学条件变化的储层性能。这些不确定性最终可能导致治疗和恢复效率低下，井损失和投资回报率较低。

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解决方案

Irazu仿真软件配备了新型的建模功能，使其能够为表征非常规储层的刺激和生产的地质力学过程提供独特的见解。这些建模功能包括：

一个完全耦合的水力机械求解器，包括支撑剂传输和安置过程。

掺入无限数量的故障，不连续性表面和异质性。

各向同性和各向异性材料模型以及骨折模型，该模型占拉伸，剪切和混合故障模式。

该软件可以准确计算岩石内部的应力，应变和断裂的深度生长，而无需最少简化断裂形状和生长轨迹的假设。此外，它可以计算合成微观性，可用于与现场记录的数据进行比较。图形处理单元的大量计算并行性被利用以显着提高计算速度

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结果

当使用Irazu模拟捕获自然裂缝储层的液压刺激期间发生的主要物理过程时，可以：

通过数值实验注射速率，井眼间距和流体特性来优化碳氢化合物提取操作。

通过预测和优化刺激过程来降低钻井和生产成本。

评估新刺激方法和技术的有效性，包括分析完成策略，井间距和应力阴影效应。

更好地了解自然不连续性，新裂缝和注入的流体之间的相互作用。得益于新颖的断裂力学，离散元素方法和耦合物理公式，现有自然不连续性之间的复杂相互作用，新的断裂生长和流体流量可以模拟而无需任何限制假设。

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挑战

在世界范围内，正在考虑多种地质地层，以长期对核废料的长期处理。使适合核废料储存的岩石质量的典型特征包括低液压电导率，低扩散系数，放射性核素的良​​好保留能力以及裂缝自密封的潜力。

但是，一个主要问题是，在建造地下结构（例如驻扎隧道和洞穴）期间，岩石破裂的岩石质量的有利分离特性可能会受到负面影响。

因此，发掘损坏区（EDZ）的分析和预测及其随时间的演变是评估核废料存储库短期和长期安全性的关键步骤

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解决方案

使用Irazu，可以对与不同形状和大小的地下发掘相关的岩石破裂过程进行数值模拟。Irazu代表的裂缝成核和生长的物理学是基于非线性断裂力学的，并且已根据实验室和现场数据进行了彻底验证。

通过包括岩石螺栓，混凝土衬里和分阶段发掘序列等岩石支撑措施，可以实现岩石质量的更具代表性的短期响应。使用耦合的多物理求解器功能，可以在考虑一套热杂种机械过程的同时检查地下结构的长期行为，例如有效的应力，流经岩石裂缝的流体流动以及热传导和对流。

此外，在后处理过程中，数值生成的断裂网络可以直接用作第三方液压流模型的输入。借助最新的GPU计算，鉴于物理上的复杂程度很高，所有计算都可以以前所未有的速度进行。

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结果

使用Irazu模拟，在深层仓库设计的背景下获得了几个重要的结果：

成功地回分析了测试隧道周围的岩石质量，并使用数值模型在瑞士的Mont Terri Underground Rock Laboratory的核废料附近提供了独特的见解。

解释了与膨润土回填肿胀相关的关键机制，包括EDZ中断裂孔隙度的长期降低以及由于断裂自我培养而与发掘壁的高度导电通道形成。

预测了EDZ裂缝网络的计划深层地质存储库，其中包括用于高水平和低水平中级核废料的登台隧道和洞穴。量化EDZ形状和程度的可能变化是存储库深度，原位应力状态，宿主岩石强度和岩石支撑刚度的函数。

长期水文学模型提供的关键输入：EDZ断裂网络（包括骨折孔径，长度和连通性）被用作液压模型的输入，考虑到与孔隙压力恢复相关的长期，水力机械效应的液压模型（例如，裂缝闭合，Intact Clay粘土矩阵的肿胀）。基于这些模型，获得了EDZ的壳样液压表示，并用于安全分析。