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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Aspects of Thermal Fracturing of Clays with Electromagnetic Excitation

verfasst von : Morteza Mohamadi, Richard G. Wan

Erschienen in: Advances in Laboratory Testing and Modelling of Soils and Shales (ATMSS)

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

The study explores the feasibility of fracturing clays during fast electromagnetic (EM) heating. An oedometer setup customized with an EM wave source is simulated numerically at the continuum level. Solid matrix equilibrium, fluid flow and heat transfer equations are solved together with the laws of electromagnetism, i.e. Maxwell’s equations, using the COMSOL multiphysics code. Numerical simulations involve EM excitation in a fluid-saturated isotropic, homogeneous, linear thermo-poro-elastic and lossy (EM wave loses power as it propagates in a lossy material.) medium at both 50 MHz and 2.45 GHz frequencies. It is found that the thermal expansion contrast between the fluid and solid phase results into a local buildup of fluid pressure that cannot dissipate due to the very low permeability of the medium, hence promoting fracturing.

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Literatur
Zurück zum Zitat Mohamadi M, Wan RG (2015) Strength and post-peak response of Colorado shale at high pressure and temperature. Int J Rock Mech Min Sci 84:34–46 Mohamadi M, Wan RG (2015) Strength and post-peak response of Colorado shale at high pressure and temperature. Int J Rock Mech Min Sci 84:34–46
Zurück zum Zitat Orfanidis SJ (1999) Electromagnetic Waves and Antennas. Rutgers University Orfanidis SJ (1999) Electromagnetic Waves and Antennas. Rutgers University
Zurück zum Zitat Pride S (1994) Governing equations for the coupled electromagnetics and acoustics of porous media. Phys Rev B 50(21):15678–15696CrossRef Pride S (1994) Governing equations for the coupled electromagnetics and acoustics of porous media. Phys Rev B 50(21):15678–15696CrossRef
Zurück zum Zitat Rinaldi V, Francisca F (1999) Impedance analysis of soil dielectric dispersion (1 MHz–1 GHz). J Geotech Geoenviron. Eng. 125(2):111–121CrossRef Rinaldi V, Francisca F (1999) Impedance analysis of soil dielectric dispersion (1 MHz–1 GHz). J Geotech Geoenviron. Eng. 125(2):111–121CrossRef
Zurück zum Zitat Coussy O (2004) Poromechanichs, p. 312. John Wiley & Sons Coussy O (2004) Poromechanichs, p. 312. John Wiley & Sons
Metadaten
Titel
Aspects of Thermal Fracturing of Clays with Electromagnetic Excitation
verfasst von
Morteza Mohamadi
Richard G. Wan
Copyright-Jahr
2017
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-52773-4_61