目前大多数水力压裂研究，对于水力压裂岩石的破裂扩展问题的分析主要依据于岩石断裂力学的强度理论。在岩石的强度理论中，常用库仑-纳维埃和莫尔两种强度理论来说明剪切破坏，70年代以来，又提出用最大线性应变理论和格里菲斯强度准则来说明岩石受压时引起的拉伸破坏。由于水力压裂技术具体施工方法的特殊性，一成不变直接搬用这些理论的分析方法就难以对岩层水力压裂问题进行准确恰当地描述和模拟，如大型水力压裂中观测的多缝起裂和多缝延伸、裂缝延伸路径的弯曲形态和重复压裂新裂缝的延伸机理等，这些运用基于岩石断裂力学的强度理论很难进行合理的解释和模拟，这也是造成以往水力压裂模拟计算结果不能令人满意的原因之一。
从一个新的理论视角出发，进一步对水力压裂力学机理做更加深层次的分析与研究，建立更加合理完善的水力压裂理论体系，尤其是对水力压裂岩石破裂机理、裂缝真实形态及裂缝延伸和重复压裂中新老裂缝之间的缝间干扰力学机理等复杂问题进行了深入细致地分析与研究，并建立相应的数学模型，研制开发相应的软件系统，为实际压裂的现场施工提供更为成熟可靠的科学依据和计算手段，这对深刻了解水力压裂过程中的岩石破裂延伸机理乃至进一步改善油田现场水力压裂设计都有着重要的工程实际意义。
关键技术：
(1)水力压裂裂缝的分形描述
从考虑实际岩层水力压裂裂缝的微观形态的观点出发，利用分形学新理论研究裂缝延伸路径的分形特征，对压裂裂缝面延伸扩展的分形运动特征进行定量描述。
(2)水压裂缝起裂延伸机理
研究岩石破裂过程中的裂缝延伸扩展对渗流场演化的影响，从细观力学的更高层次上解释水力压裂流固耦合作用下的裂缝的起裂与裂缝延伸，并应用基于损伤力学和Biot经典渗流力学，建立渗流-应力-损伤耦合模型，结合室内实验研究成果，描述水力压裂裂缝的产生、扩展过程中渗透率演化规律及其渗流-应力耦合机制，模拟和解释大型水力压裂多缝起裂和多缝延伸机理。
(3)水压裂缝模拟损伤力学模型
应用连续损伤力学理论的最新研究成果，从岩石类材料的损伤方程出发，从微观上、实验上、理论上研究水力压裂裂缝的扩展机理及其几何形态，综合运用损伤力学和断裂力学建立CDM-P3D模型或者CDM-3D模型，真实模拟含有天然微裂缝或细小孔隙的岩层中水力压裂裂缝起裂与延伸。
(4)重复压裂新裂缝延伸机理研究
针对重复压裂新裂缝的延伸受老裂缝的干扰，应用岩石力学、断裂力学和计算数学的最新研究成果，对多缝特别是近距离多裂缝之间的相互作用进行深入研究，分析研究近距离裂纹相互作用的机理，并结合Mohr-Coulomb定律，将岩石压裂中多裂缝相互作用推广到岩石的压剪裂缝相互作用分析，力图真实模拟重复压裂、多层水力压裂和天然裂缝性地层水力压裂中的多缝相互作用下裂缝的起裂和延伸。
通过深入研究，建立起裂缝三维延伸的新模型。该模型能够真实描述裂缝的起裂机理（包括多缝起裂机理）、裂缝的横向和纵向延伸机理、真实的裂缝延伸轨迹和裂缝面的真实形态，以描述裂缝在地层中的走向和穿层情况（包括裂缝切割断层、天然裂缝以及其它储层的情况），研究和实施新的有效缝高控制技术，为压裂的优化设计提供尽量真实的裂缝延伸状况和形态。
