石油工程巖石力學PetroleumEngineeringRockMechanics

教師：李相臣電子郵箱：課程回顧一個意義：為什么學習巖石力學？兩個定義巖石力學的定義巖石的定義一個特點：巖石力學研究對象的特點一個方法：研究巖石力學的方法主要內容第一節巖石的分類第二節巖石的物理性質第三節巖石的非均質性和各向異性第一節巖石的分類地球的巖石圈：地球表面的固體部分。由地殼和上地幔頂部巖石組成的地球外殼固體圈層。地球圈層分為地球外圈和地層內圈。地球外圈包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈。巖石遣的組洪構特秧征1鈔.巖石踩的物叨質組轟成粘門土像礦島物硅酸京鹽類浮礦物碳酸巖鹽類偶礦物氧化絮物類卷礦物組成炎巖石線的礦證物組涼成肆巖葉石育的張礦灘物理成并分拳及欄其頓相理對刺含健量郵在啊一忠定聯程唐度朱上護決踢定奔著郊巖石的力學過性質2.巖參石餐的紛結唉構巖石國的結柔構：巖石和內礦事物顆么粒的柏大小鋤、形佩狀、福排列輸方式蝴及微棄結構北面發羅育情蕩況與桃粒間焰連結劑方式赴等反其映在陶巖塊杠構成拒上的臺特征咽。其捷中，潑粒間毫連結彈分結卡晶值連竟結與膠領結亭連廉結。顆粒出形狀瞧強坡度：叼粒狀譜、柱翼狀溫＞送片狀濾＞肢鱗抱狀顆公粒惑大欺小條強著度許：剩細鍋粒綠＞民粗役粒排列潮形式省強死度：畝等粒督＞榴不騎等粒巖該石宰的米組躺構枝特酸征微結允構面：指存態在于第礦物稱顆粒掘內部醉或礦參物顆柿粒間為的軟逆弱面醬或缺供陷，擠包括岔礦物紡解理怕、晶肝格缺辭陷、嶺粒間浙空隙鉛、微賠裂隙蹄、微詠層理鏈及片曉理面犁、片溪麻理抱面等①降愧低皇巖蕉石轎強碧度②響導致康巖石臭力學診性質名各向洪異性巖王石血的鉤微頌結食構淘面巖填石吩的音組黎構沉特扣征裂縫駕性地驕層套贈管損劍壞El投f公鴨司仔的哀巖尸石兄力洲學民專序家Ma秒ur值y和Sa輝uz合y在蓋研芹究居裂擾縫策性軍地船層盞套床管特損梨壞永時映首坑先易提慕出洽了宵井圾眼瘦周怒圍魂裂鹽縫隨巖陡體乘的腸剪麻切教位昨移痛理唇論季并驚應勇用終于淘井暫壁衰穩糊定圾性礙分譯析裂百縫戴性復地臉層裂磨縫辟性摧地黨層后擾何動糧產社生訴剪怠切閑位顫移歲造禾成積套轎管必變域形裂縫宋巖體渣的剪帽切位址移造得成井泉眼縮菠徑現歌象剪切占位移涌引起甜的井籃眼形面狀變濾化XYX方紗向荷井驚徑肆降臟低Y方艷向柴井反徑掃增質加剪遣切達錯踩動私方耕向不同某剪切睛位移軋方向撇的井傘眼形機狀井采下攏電夢視痕測仿井謝觀躺測系到撥：裂徑縫伙巖協體瘦的慚剪宿切債位捷移菠造壟成飯井扒眼勇縮所徑齊現乞象井下怒電視兔測井劈燕顯示畢的破洞碎性侍地層限在井分眼周葵圍產謠生的攀剪切浪位移負的情打況剪鮮切搜位框移圍造杏成午井乖眼著縮臉徑確的司實費例希（融現應場衫實封測使結萌果）2湖0表0換2年，B謝P美國枕公司叨在墨邊西哥嶄灣遇登到鉆立井中黑井壁質穩定兩問題垂。井慰眼童與滾地薪層疤層殲理曬面杏夾矮角止不蘿同孤（姿井風斜振角接不楚同落）嚷，鬧井慎壁惡垮疼塌撐程皂度恥、燭垮塘塌飄巖小石態大峰小烤、襲形役狀恒不班同廊。D倡u必s愈s僚e歇a轉u犧l不t研消究司破約碎年性語地思層留井倦壁幻玉穩恭定客性跑時敏發節現辨井簽壁腥是纏否教穩獄定匯與努井季眼巷尺筍寸繁有星關椅，著井才眼偉尺捏寸朽越按大摩井籍壁控越聯不范穩碌定衡。在汽研湖究倡層伸理饅發吳育斯的榆各再向顯異粉性刃地翅層測井碗壁古穩挨定環性睛時乖發芝現紗井聚壁婆穩稀定碑性亞與晚井襲眼艦軸謊線今和赤地奔層脅層封理咬面盤的含夾睬角喉有櫻關法，芹認醉為靜應即盡跟可糖能辰以兼垂榆直當與竄層待理邀面遭的齡方挖式撲進糾入節地后層須，第才蚊能喘保困持曲井織壁樣穩塌定分性蠢。裂縫霸發育座的破娛碎性抓地層層理窯發育漏的各茄向異糧性地凈層各向至異性遵地層加拿羽大科比學家僚的研崇究結轉果基底愧型：彼茂此百不股發祖生攜接沸觸傲的擾礦鳥物曉顆趕粒且埋博在地玻摧璃炮體辟中較，伯這雞種離情裳況臘下控膠六結暢程俯度檢很哭高南，浪巖刪石翁強朗度詳與是膠般結控物庭有參關毫。接鍬觸迅型刃：僅這僅骨在那顆候粒堂的盞接約觸歡點瓦存幸在蹲膠擾結山物丟，賢這頭種切膠古結孟程眠度罰低菜，應巖衡石歷強允度訪也黎不濤大冒。間古隙殖型升：礦欠物野顆盛粒耕彼哨此禿直緒接呀接皆觸博，帥而鳥顆券粒剃的敲孔淺隙雷被刷膠曬結踩物盜充清填蘿。溶忍蝕已型胞：膠結魄物不魂僅充瘦填在徹礦物蒸顆粒罩之間殃，而秧且進漁入到痕礦物賽顆粒袖本身觀中，賄膠結收強度鹽很高墨。巖都石販的叔主勁要悔膠捉結情類悔型體：巖石塵的組什構特洗征基底鄰型接忘觸農型間隙據型溶記蝕唯型3巖駁石規的冠構蓋造巖寧石耕的稠構蜘造：巖溜石放的刮構組造秘是壓指億巖良石盒組璃成貴成茂分似在捉空置間必上肥相所互購排洪列丑及陜所香占脖的橡位杰置求。巖派漿妙巖估的煙構戀造：塊浴狀綿構普造率、萬流感紋顧狀動構粥造陽、懇氣攤孔貸狀醒構留造渡、序杏叔仁昨狀重構福造沉積峰巖的密構造：層健理好構濫造變質凳巖的挑構造：片理豎構造巖石豈的組濫構特氏征流紋撥巖氣稠孔肯狀揮構匪造杏懸仁稱狀寇構浙造沉蝦積劍巖藥中闖的龜層廉理鞋構準造白云章鉀長泡片麻技巖巖喉石己的倉地岸質毫類著型職劃慰分1涼.巖漿鵲巖：謹是由促巖漿其凝結抵形成廉的巖滔石。2.變質槐巖：眉礦物伶成分練、結焰構發松生變深化形冶成的勁巖石仗。3.沉檢積修巖交：珍搬殖運軍、綠沉劈燕積穿、家成默巖禍作意用將而視形羊成宇的樣巖述石離。母巖轉變過程產生的巖石巖漿巖沉積巖變質巖風化作用熱和壓力熔融作用沉積巖變質巖巖漿巖沉秒積串巖告的戶分獄類碎啞屑瘦沉遲積灶巖虎：紹礫畫巖挽、今砂冠巖針、臺粉徐砂壤巖事、械泥工頁越巖化學吩沉積月巖：定石灰時巖、搖白云惠巖、托燧石期、蒸妨發巖生作物懼沉蝦積廟巖結：膊煤粉、銷石趁灰溜巖巖心蜻照片礫巖巖丑心粒照斃片致堂密西細肚砂騎巖巖心獄照片泥骨巖巖心俗照片硬畫脆深性詞泥束頁窄巖鹽扣膏架巖巖街心懂照起片4巖坡石翼的稻工著程過分五類以工涉程實雀用為拜目的莫的巖刷石類開型劃咐分叫巖石崇的工盛程分礦類(巖體快的工哄程分份類)。長主醋要渡目揀的紋是番指珠導弱工姓程碼技綠術缸人羞員臭合豪理謝選灘擇陵工宣程津布誼局龜及醬技生術苗處憤理土方改法告。完整幫巖塊射的工改程分去類編號類別單軸飽和抗壓強度(MPa)代表性巖石I硬質巖>80中細粒花崗巖，花崗片麻巖，閃長巖，輝綠巖，安山巖，流紋巖，石英砂巖，硅質灰巖，硅質膠結礫巖II中等堅硬巖30-80灰巖，大理巖，白云巖，砂巖，鈣質礫巖，板巖III軟質巖<30泥質巖，泥質灰巖，部分凝灰巖，綠泥石片巖，千枚巖《巖土村工程都勘察歷規范》分爭類堅硬程度堅硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖飽和單軸抗壓強度，MPa>6030-6015-305-15<5巖浮體默的厲工壤程封分厭類巖石：是懲固態駁礦物南或礦淡物的鬼混合熊物，盲由一栽種或穗多種令礦物佛組成擱，具逼有一插定結伏構、呆構造案的集常合體殼。巖體：含雖有結蹄構醉面的研原媽生努地堆質舟體址，黑是絞由爪處盒于臉一難定表地貢質舉環包境跨中況的騰各音種爺巖灑性享和峰結緊構艷特戶征絡巖傭石擠所紅組泉成低的哀集抹合如體絞。特點腹：顯慎著的攏不連唐續性。巖蓬石割質莫量熟指娘標RQ啊D巖石走質量跡指標RQ趴D雙(R雄oc叢k艷Qu朽al撒it岔y吧De此si華gn頓at染io谷n)各:長度大母于10別cm的巖蹲心長歲度之組和與俗鉆孔腦總進捧尺的龜百分徹比。(迪奪爾殲，1借9英6魂4曠.重)R停Q逼D求取棍的經塊驗方掉法1私)扶R串Q巖D與被裂袋隙陶頻蒜率K如d之功間注存鍬在抱以言下坐關森系善：2)訂R神QD與舊單伸位紫體些積檔巖濟石能中士的養節絲式理飽總弓數Jv之間披存在最以下梁關系步：當Jv項<4剝.5時沿，RQ難D取10踐0。根月據RQ扁D的巖毛體質顏量分熄級RQD<2525-5050-7575-90>90巖石質量描述很差差一般好很好等級IIIIIIIVV巖石槽的物缸理性匹質：物飛理兔性客質畝：桿物萍質糕不吃需扇要逃經列過相化芽學江變項化頃就腿表歷現針出痕來溉的煩性矩質臺叫脫做左物蛋理拔性支質忌。顏暗色卷、塵氣陣味連、囑形棵態顫、誤熔皺點識、驅硬備度小、宜導皺電響性浴等巖石魂的物語理性害質：懸指巖猛石的張力學稿、熱冰學、謎電學雷、聲抄學、辭放射旗學等閣特性任參數隔和物攝理量眼。第二垃節破巖石差的物點理性摧質巖石肚的物譽理性血質巖矮石餅和摧土結一鈴樣算，裹也雨是菊由飛固勇體鵲、帖液臉體敲和顫氣劈燕體吸組昏成脹的坦多份相錢體御系謝。物乎理遲性澤質漠是前指黨巖模石店由倒于圣三御相僅組柴成立的斷相勻對窯比勒例疼關通系叮不咱同象所純表靜現凍的勻物沫理疾狀甜態微。1儀.巖摔石錄的糖密朝度2.巖石駁的孔呼隙性3.巖石皆的水刮理性(一)巖石狼的密禮度1齒.巖石圍的顆粒赤密度巖石倒固體僑部分胞的質許量與父其體恰積的各比值構。它取不包藍含孔罵隙在茄內，脹因此還其大猶小僅幅取決塞于組惡成巖燒石的斯礦物賽密度拐及其牛含量善。顆繡粒遇密菠度固逝體獵部局分企質填量固鋒體每部青分梅體蜜積(一)巖勉石斃的住密內度2歡.巖琴石狠的塊體區密度是灣指從巖為石娘單臣位庭體雨積趨內吉的錄質懸量灶，走按燭巖龜石屢的素含該水急狀睬態泄，狂又期有腎干擺密俯度傍（ρd）、晝飽和服密度飽（ρsa銹t）味和烤天游然蛙密噸度糧（ρ）之輩分，賤在未久指明讓含水斬狀態罵時一糧般指恭巖石耳的天宰然密務度。d=腸dr生y靈sa攜t=賢sa暫tu此ra屋te需d常澤見互巖毫石逗的哀密透度巖石名稱密度(g／cm3)巖石名稱密度(g／cm3)花崗巖2.52～2.81石灰巖2.37～2.75閃長巖2.67～2.96白云巖2.75～2.80輝長巖2.85～3.12片麻巖2.59～3.06輝綠巖2.80～3.11片巖2.70～2.90砂巖2.17～2.70大理巖2.75左右頁巖2.06～2.66板巖2.72～2.84(二)巖石宅的孔驕隙特毫性孔隙勿度：巖辦石泛中普孔撿隙冷體霉積城與撈巖丟石挽總忌體值積豆之逮比(多用撈百分雖數表竭示)。裂隙潔率：巖嫩石例中伐各久種耽節可理心、謀裂辮隙犬的訓體普積硬與廁巖癥石瓜總診體旁積抓之室比耗稱施裂挪隙宅率亦。孔隙抽度與蠅裂隙標率含戲義相剪同，仗孔隙屯度多駝用于姿相對臨松散甲土、禁石，襪裂隙褲率多報用于諸結晶破連接均的堅嫩硬巖平石。一寸般嘩巖馳石燃的煎孔撓隙臭度玩在1呆0儲%浪-總3穗5僅%之嶺間忠。孔啄隙伯比：巖稿石浪中撲孔融隙鉗的提體輝積呈與獨固律體鬧顆五粒礙體采積典之警比飼稱裹巖儉石休的敗孔世隙聾比(多影以晶小大數除表左示)。(二)巖石距的孔頁隙特冬性孔隙恨比和秋孔隙吧度可仍以兵互凡相據換孝算寺：密度譽是實角驗指剝標，翠只有練通過罷實驗弓才能皂得到秤具體災數值按，而毅孔隙歌度和吹孔隙稼比是仁計算我指標狂。孔隙錯比孔記隙班度巖籃石聾的獨飽哪和譜密荷度芬為2知.星6跳5摟g墊/愿c富m3，甚干濃密石度伍為2.鍛49功g/絕cm3，澡計杯算狂巖至石犯的坡孔障隙嫂比教和奸顆蠶粒迎密籠度夾。例題俗：巖石劫在水溶站液作用牛下表剪現出將來的執性質辛，稱男為水理援性質。元主么要候包唇括煙：(三)巖主石肚的拿水表理譽性貫質吸貞水棚性軟化替性抗凍乞性膨烘脹繪性崩解拿性1丘.巖石夸的吸遵水性巖石孔在一鳴定的巷實驗蟻條件勢下吸收撤水分的熊能育力，賠稱訊為巖石系的吸垂水性。吸沙水獸率(走Wa)：巖耍石武試撤件躁在蠅大擺氣烘壓猜力轉和淹室丟溫耳條增件卷下傷自臂由姐吸頃入當水舅的推質行量(mw啊1)與巖縫樣干藝質量(ms)之認比蛾，祝用清百烏分圓數旺表需示削。1遠.巖石奪的吸出水性巖標石概的肺飽朱和損吸酷水反率(W淹p)：是被指杯巖載石磚試碼件責在賊高嚼壓(一策般疫壓鑒力均為1縫5議M惰P潛a生)或怨真零空課條碰件叫下忌吸俘入失水芒的心質裳量(驕mw2)與巖似樣干蘇質量(域ms)之曉比避，午用聞百薪分筋數蹤蝶表蔽示房誠。巖膛石落的修吸皺水教率(Wa)與飽銹和吸律水率(Wp)之亮比低，標稱愛為飽幅水微系鞭數。億它置反團映密了括巖茫石活中喉大伯、聞小均開館空堵隙災的輸相閣對敬比咬例銅關中系相。2.巖校石痰的飽軟即化膛性巖石螺浸水估飽和缺后強度竿降低的霉性古質望，柱稱芒為軟化龍性軟化五系數(KR)為瘡巖異石繞試偷件銹的搶飽翁和看抗朽壓明強既度(漲σcw)與糕干匆抗器壓紅強占度(σc)的晶比宣值巖石柿中含微有較滾多的親貴水滲性和可牢溶型性礦物越，大鞏開空隙較多體，巖撈石的熔軟化乞性較晴強，丟軟化辣系數溪較小迷。KR＞0.斃75，巖盟石的僚軟化陡性弱糧，工罩程地老質性宗質較時好KR＜0.袋75，蜂巖駁石產軟芽化橡性農較牛強啟，絕工縮慧程灶地棵質袖性鍵質企較龜差常見悄巖石螞的軟知化系候數彈慰性洲模眉量糕隨牢含啦水匯量忙的灣變山化送情桿況泊毀松恥比絕隨張含錦水乖量煮的近變經化可情竄況粘缺聚蘭力般隨礎含犯水敗量槳的量變含化械情妻況內摩催擦角鎮隨含絞水量求的變框化情梳況3愉.巖石至的抗超凍性巖較石躍抵草抗呆凍泥融關破皇壞賊的債能昌力程，邊稱捏為抗凍級性。抗到凍瀉系獄數(Rd)：巖畏石試眼件經蜓反復喉凍融粉后的停干抗螞壓強弄度(扁σc炮2)與勺凍遠融士前巧干恥抗畜壓德強列度(σc資1)之比竭，用簡百分慌數表糧示。質泉量澆損匙失斤率(Km)：腿凍烤融蓮試食驗拖前爹后置干應質慨量繪之犯差(籮ms1－ms2)與似試斷驗橡前銜干欣質炭量(ms右1)之比眨，以料百分僻數表邪示。Rd＞75％烏，Km＜2％雕，抗午凍臥性符高吸水傻率Wa＜5％、渠軟化拴系數KR＞0垮.針7鋸5，飽龍水系附數小摧于0票.施8的滔巖苗石倦，剪抗閑凍啞性沫高查。3.巖厘石桑的例抗交凍冰性4察.巖石辰的膨癢脹性膨脹久性：巖辨石你吸參水傻后堡體區積掏增倡大定引食起撤巖仗石紅結串構陷破虧壞戰的偷性嗓能太稱持膨建脹核性闖。一般吵含有盟粘土痰礦物皆的巖徑石均且具有—定開的油膨第脹晃性類，在特反別如是塊含衛有蒙脫陶石類緩礦物的巖鼓石膨鉤脹性惜最大葛。在鐵屑路建歷設中努，膨凝脹巖胃地段漂路塹翼邊坡忘坍滑肆將造冶成嚴舞重危贊害。鉆井律工程撤中，宴鉆遇沈膨脹煤性巖所石容退易導蛋致井保眼縮聾徑、窮井壁屠坍塌串等問濾題。5餡.巖石糕的崩構解性崩殿解占性：巖不石堪被求水首浸指泡迅，惑內擱部照結韻構望遭唯到識完蕉全喜破產壞拋呈依碎販塊跳狀現崩浪開屋散沾落朽的魂性瓜能上。贏具喉有花強刺烈蚊崩軋解續性逝的舅巖品石庸和返土棋，頁短她時安間炭內莖即酒發短生牌崩筐解規。我國塘西北慎地區賄的黃飽土，奧在水較中浸鉛泡一校天左維右即裁崩解禽，西凍南某噴地風惰化鈣村泥質悔粉砂順巖置竭于水印中僅港十多蘋分鐘富就全溉部崩捎解了博。(四)巖石用的熱硬理性生質巖石賤的熱儀理性是指屋巖石疲溫度遣發生胖變化指時所赤表現減出來型的物付理性挎質。井（熱脹深冷縮）溫度保升高體章積幼膨筒脹強直度猶降瓣低變說形產特遼性章改樸變體呆脹緩系賴數蒼與彈線綿脹禁系穩數體脹疤系數嶼：溫叼度上爹升1℃所引沙起的盼體積欄增量朽與初磚始體殘積的駛比值居。線錦脹掩系草數爆：吹溫偽度娛上博升1忌℃所槳引梳起菜的暫長衡度棵增恭量森與糕初妹始阻長疑度歇的貿比里值他。巖石渴的導赤熱率巖幸石洪的聾導蔑熱讓率是度娃量巖分石的林熱傳浴導能還力的艇參數招，是催指當鼠溫度低上升1耀℃時聾，悶熱食量理在怕單搏位少時錢間露內剖傳程遞浸單炭位蠟距冬離星的散損慰耗晚值妨。巖準石師導光熱白率仇的湯影跪響怨因嫩素維：礦冒物辯組蝴成銷、膚結墊構仍構流造礦以北及含賦槳存虧環暖境。第繭三儲節幸巖極石售的碑各尿向澆異同性膚和傾滲魔透釣性巖石榆的不鎖連續做性巖石主的不早均勻蠟性巖丹石蓋的褲各許向嫂異臣性巖石存的滲撲透性1六.巖盤石舒的閱不癥連嬸續服性巖窄石慶中龜普在遍賄存鍵在塵的結辮構政面，無傅論是物料質貨分盆異喬面還是物喪質銜不飛連呈續搭面，都窄會使宰結構公面兩更側附顏近的怕巖石拔物理力學梳性質呈貿現袍不陶連功續園變剖化遭。對于束裂隙殼性巖帖石，聲通常噸采用蛙裂縫傾率作估為定項量評醒價巖芽石被濫裂隙遞切割診后破茅碎程吐度的學指標禮。巖石抹中的例裂隙單向搖裂隙起(或車裂隙設頻率睜)單向撒裂隙指暈一蠅組歉結會構宏面駱的們法足線絞方穴向盞上纖每繳單蘇位根長捐度(籍m負)內，法享線鏟與廁結飽構遲面吳的娃交法割沈數免目，雷以Kd宿(1福/m鄙)表示支。即寺單向球裂隙通率的選倒數幻玉為成柄組結硬構面本之間植的平古均間液距，漲以d表謊示迅。式中怨：Kd沉—單詳向嘴裂截隙宇（1/啞m）d兆—結漢構縱面融間禁平齊均掌間蛙距(m旁)平場面偶裂杯隙逼率平面軟裂隙傘率K膜a是兆指款巖爺石蝕單擦位響面除積間上先諸蛙裂叨隙皺所過占村有亮的姻面統積蠻總鎮與偷總珠面編積至的正比幟值矮。式雙中魔：l姨i造—第i條隱裂題隙數面蛛長繞度(慰m尸)；ti智—第i條詢裂脈隙滑面交的宣寬良度(紀m倉)；A拔—被測我量的振巖石銀總面包積(獅m蠻)。不麥均右勻柄性：是指婚天然缸巖體田的物威理、舉力學進性質亦隨空環間位禿置不銅同而球異的清特性站。分房誠析現稼場巖池體試出驗資拌料時災可采立用綜泳合性湊的統裹計特啟征—偏首差去系止數V(證%)來重估從算碰巖扯體卸的童不誘均怨勻己性嗎。標準漂差估牌計值各泊觀甩測岡值xi的算占術平蘋均值2.巖盾石誕的愧不懷均擊勻運性3蹤蝶.巖石誼的各甲向異咬性巖石五各向跳異性是傻指清天漫然忙巖怠體森的攤物綁理虎力主學蹤蝶性叛質葬隨刷空蹲間扁方保位哪不設同便而諷異劍的坑特蝕性療，蜜具鍋體柜表殿現貿在雷它損的強度猛及變梳形特話性等各門方面錄。在信天查然艱巖怠體渴條說件科下予，可使鄭巖犧體饅具認有岡各激向級異佳性險的由基暫本瞇原哨因怒是剃由側于遺巖綠石姻內吼普譯遍辣存臂在飲著層理翠、片盈理、忙夾層和定旅向敬裂薯隙炕（扮斷里層黎）系嫩統顯所澡致謹。連目牧前寇在伏實墳際茫工更程托中談對車于沈成弓層巨巖