基于图像的岩石在低应力下的非线性变形建模

岩石地球物理性质在低应力条件（低于10-20 MPa）下常表现出非线性行为，随后过渡到线性弹性阶段，这主要归因于微裂缝和颗粒界面闭合。基于图像的岩石变形建模在有效表征微裂缝闭合效应方面存在困难，因为存在体积部分效应，即图像体素大于微裂缝，包含孔隙和固相两个阶段。本文提出一种新方法，用于在 elevated 应力条件下模拟岩石非线性变形。该方法通过将体积部分体素视为包含微裂缝的过渡相来重建数字岩石模型。方法赋予中间弹性模量，并假设体素中孔隙部分先于剩余固体内容变形，随后采用有限元方法模拟岩石变形并计算变形模型的孔隙率。该方法在两块本德慕斯岩石模型上进行测试，结果表明其能够预测有效应力增大时孔隙率和弹性性能的非线性变化。本工作为考虑微裂缝闭合效应的基于图像的岩石非线性变形建模提供了新方法，为理解岩石在约束条件下的复杂力学行为提供了宝贵洞察。