岩石的工程力学性质

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1、第1章岩石的工程力学性质1.1岩石的类型及特点1.2岩石的工程力学性质1.3岩石可钻性与研磨性1.1岩石的类型及结构特点（1）岩石的组成岩石：是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然体，具有一定的强度。矿物：在地壳中有一定的化学成份和物理性质的自然元素或化合物称为矿物，是地壳中的各种化学元素在各种作用下形成的产物。常见的造岩矿物如下表。化合组合元素─→矿物─→岩石常见的造岩矿物序号名称化学成分1正长石kAISI3O82斜长石NaAISI3O8或CaAI2SI2O83石英SIO24白云母KAI2(SI3AI)

2、O10(OH)25黑云母K2(MgFe)6(SIAI)8O20(OH)46角闪石Na、Ca、Mg、Fe、AI的硅酸盐7辉石Ca、Mg、Fe、AI的硅酸盐8橄榄石(MgFe)2SIO49方解石CaCO310白云岩CaMg(CO3)211高岭土AI2SI2O5(OH)412氧化铁2FeO3•3H2O或Fe2O3花岗岩，是由石英、长石、和云母颗粒组成的。(2)岩石的类型根据成因分为三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩成　　　因举例特　点岩浆岩（火成岩）岩浆在地下巨大的压力的作用下沿地壳薄弱地带侵入地壳上部或喷出地表（火山活动），随着温度、压力的变化，冷却凝

3、固而形成。玄武岩矿物结晶颗粒细小，有的有流纹或气孔花岗岩矿物结晶颗粒较大沉积岩出露地表的岩石，在各种外力作用下，经过风化、侵蚀、搬运、沉积、固结而形成的岩石砾岩砂岩页岩等具有层理构造和含有化石变质岩已形成岩石，在岩浆活动、地壳运动产生的高温、高压条件下，使原岩石成分、性质发生改变而形成的新岩石大理岩板岩具有片理构造钻井中常遇到的岩石随着地球上主要地质过程的演变，这三类岩石之间可以互相转变。(3)沉积岩的类型根据沉积岩的成因、成份及结构分为：碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩等。(1)岩浆岩花岗岩、玄武岩、安山岩、橄榄岩、辉长岩、闪长岩、流纹岩等；(2)

4、变质岩片麻岩、片岩、大理岩（方解石）、千枚岩、板岩、石英岩等；沉积岩：粘土岩：泥岩（页岩）：碎屑岩：砾岩、砂岩（粗砂岩、中砂岩、细砂岩）、粉砂岩碳酸盐岩：石灰岩、白云岩、盐岩(易水化)、石膏（易变形）、盐膏岩根据方解石和白云石的相对含量，碳酸盐岩分为石灰岩和白云岩。方解石含量>50%为石灰岩；白云石含量>50%为白云石；泥岩—60%，砂岩—30%，碳酸盐岩居第三位。(4)过渡岩性（泥质、砂质、粉砂质）：泥岩—砂质泥岩—粉砂质泥岩－页岩；砾岩－砂岩－泥质砂岩－泥质粉砂岩－粉砂岩；石灰岩－含泥质灰岩、泥灰岩、砂质石灰岩、粉砂质石灰岩、含泥质白云岩

5、、砂质白云岩、粉砂质白云岩－白云岩。沉积岩的类型根据沉积岩的成因、成份及结构分为：碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩等。部分岩浆岩沉积岩的特点（1）结构特点结构指岩石的微观组织特征，包括矿物成分、颗粒大小、形状及排列方式、颗粒间的胶结情况等。特点：矿物成分不确定，颗粒大小不等、颗粒形状多样、颗粒分布不均匀、胶结强度有强有弱。（2）构造特点构造指岩石的宏观组织特征，是指岩石组分的空间分布及其相互间的位置。如：层理、节理（裂隙）、孔隙度等。一般，沉积岩具有明显的层理特征。层理：岩石一层一层叠起来的现象。倾斜的层状结构是沉积岩的主要构造特征。形成层理的原因：

6、沉积岩常具有一层一层近似平行的层理，为不同时期沉积环境变化所制。最初的层理近似水平，其后受到地壳变动影响可能倾斜、弯曲或断裂。层理的分类：A、成分相同时颗粒大小在垂直方向上的变化B、不同成分颗粒的交替沉积C、某些矿物颗粒指向相同D、某种矿物颗粒呈规律性的分布在某些岩石中的化学沉积物，层理表现的很不明显。有时在砂岩和层状岩石中，只有在很大块岩石中才可以区别出层理来。在钻井地质剖面上所表现的岩性变化、软硬夹层等就是层理变化的反映。(3)各向异性和非均质性各向异性:如果物体的某一性质随方向的不同而不同,则称物体具有各向异性。岩石一般具有各向异性的性

7、质。如在垂直于或平行于层理面的方向上，岩石的力学性质（弹性、强度等）有较大的差异。岩石的各向异性性质是由岩石的构造特点所决定的。结晶矿物的定向排列、层理、片理、节理等使得岩石具有各向异性的特点。片理是岩石沿平行的平面分裂为薄片的能力。不均质性:如果物体中不同部分的物理、化学性质不同，称该物体是不均质的。岩石一般为非均质体。这是由岩石成分、颗粒大小、颗粒间的胶结强度、孔隙度（密度）等不均质性造成的。测定岩石的力学性质时，不同部位的实验结果常存在很大的差异，因此，采用统计学理论，取合适的均值作为代表。生油层（最下面）：泥质岩类和碳酸盐岩类。泥质岩

8、类生油层以泥岩、页岩为主，其次为砂质泥岩、泥质粉砂岩等；碳酸盐岩类生油层以灰岩、泥灰岩、石灰岩、白云岩为主。储集层（中部）：能够储集石油和天然气，并在其中流动的岩层