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A Forchheimer Equation-Based Flow Model for Fluid Flow Through Rock Fracture During Shear

  • 14.05.2018
  • Original Paper
Erschienen in:

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Abstract

Shear deformation-induced hydraulic conductivity change in fracture has been studied for decades. However, the existing models to link shear deformation and hydraulic behaviors are less accurate due to complex flow in rock fractures. This study presents an improved flow model for calculating nonlinear flow behaviors in rock fractures during shear. In this model, the linear and nonlinear coefficients in the Forchheimer equation were determined using mechanical aperture and fracture roughness coefficients. The mechanical aperture was equal to the initial aperture plus the change of the aperture due to shear-induced dilation. The dilation curve was divided into three stages and analytical expressions for modeling the dilation curve were established by incorporating the joint roughness coefficient (JRC) and the mobilized roughness coefficient (JRCmob). In addition, shear-flow tests were conducted on marble and granite fractures with normal stress between 0.5 and 3.0 MPa. The experimental data were used to verify the proposed model. The results show that the proposed model predicts flow in rock fractures well.

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Titel
A Forchheimer Equation-Based Flow Model for Fluid Flow Through Rock Fracture During Shear
Verfasst von
Guan Rong
Jie Yang
Long Cheng
Jie Tan
Jun Peng
Chuangbing Zhou
Publikationsdatum
14.05.2018
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
Rock Mechanics and Rock Engineering / Ausgabe 9/2018
Print ISSN: 0723-2632
Elektronische ISSN: 1434-453X
DOI
https://doi.org/10.1007/s00603-018-1497-y
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