岩石孔隙结构特征及对其力学性能的影响课件.pptx

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1、岩石孔隙结构特征及对其力学性能的影响1.意义岩石是一种天然的多孔材料，其内部包含着大量不规则、跨尺度的孔隙，这些孔隙直接影响着岩石的宏观物理、力学和化学性质，如强度、弹性模量、渗透性、电导率、波速、颗粒吸附力、岩石储层产能等。探明孔隙结构与岩石宏观物理力学性质之间的内在关系，对于解决石油、地质、采矿、冶金、土木和水利工程中的实际问题具有十分重要的意义。---岩石力学与工程学报第28卷第10期《孔隙结构特征及其对岩石力学性能的影响》实际问题：准确地预测工程岩体的变形与稳定性、保证正确的工程设计和良好的施工质量2.流程浏览课本，理解课题

2、讨论含义，明确分工大体汇总，讨论修改分头行动，具体实施最后确定，总结经验3.对象含煤岩系（coal-bearingstrata），一套含有煤层或煤线的沉积岩系。组成含煤岩系的沉积岩大都呈灰、灰绿、灰黑和黑色，主要是各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥岩、灰质泥岩和煤组成，砾岩、粘土岩、石灰岩，铝质岩、油页岩、硅质岩和火成碎屑岩等也常出现在含煤岩系中。---百度百科岩石中的空隙一引言1.岩石空隙在地球上的分布：地壳表层十余公里，尤其近一、两公里以内。2.岩石空隙的描述：形状、大小、多少、分布规律和连通性。3.岩石空隙的地质分类：松散岩石中的孔隙

3、、坚硬岩石中的裂隙、可溶岩石中的溶穴。二、孔隙1.概念：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒之间或颗粒集合体之间的空隙。2.分布：最新沉积、新生界、主要在第四系沉积层中的碎石土、砂土、粘土等，其次是胶结不完全的第三系或中生界部分地层。3.特征：度量指标：孔隙度（n）（1）概念：某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。（2）研究意义（作用）：影响岩石储容地下水的能力的大小。（3）测定方法：砂、砾等松散岩石一般用注水方法，粘土遇水膨胀不能；容重-比重法：细砂，先测岩石的容重r、比重三、裂隙1.概念：坚硬岩石形成以后，由于各种内外

4、营力的作用，使岩石遭到破坏而形成的空隙。2.分布：主要分布在坚硬岩层：除沉积岩、变质岩、岩浆岩等保留原生成岩孔隙外，主要是在后期构造应力作用下产生后生裂隙。3.分类：按成因分：成岩裂隙岩浆作用：侵入、喷出、冷凝收缩（岩浆岩）沉积作用：固结、干缩（沉积岩）。岩浆岩最普遍，玄武岩（基性）柱状节理最有水文地质意义。风化裂隙：后期风化作用形成的各种裂隙；构造裂隙：后期的构造应力作用形成的各种裂隙；４．特征大小：具有级次性，如，大构造断裂带，次级造断裂带，再次一级造断裂带，小到用显微镜进行微观裂隙观测。连通性：总体上不好，局部可能很好，形成裂

5、隙系统。找水，局部裂隙，最好找在最大断裂带上，主干断裂，裂隙含水系统。多少：裂隙率。包括线裂隙率、面裂隙率和体裂隙率。在野外研究裂隙时，测定裂隙的方向、宽度、延伸长度、充填等。表2-2各种岩石裂隙率数值表（变化范围）四、溶穴或岩溶1.概念：具有可溶岩石裂隙，在地下水流作用下形成。2.分布：可溶岩的沉积岩，如常见的灰岩，白云岩。3.种类：溶孔（石灰岩的微空隙）、溶蚀裂隙、溶洞、地下暗河等。４．特征：形状：有方向性，主要在裂隙基础上进一步溶蚀而成，所以具有裂隙特征。大小：尺寸极不均匀，暗河，主干溶蚀形成。多少：岩溶率分布：极不均匀（保留

6、了原有裂隙特征）连通性：总体上差，局部可以很好，形成溶穴含水系统。五、自然界岩石空隙的复杂性发育状况复杂：粘性土层既有孔隙也有裂隙，按水井讲，粘土--隔水层，若粘土中有存在干缩裂隙可以为含水层，如河南驻马店粘土层，可以为含水层（取的是裂隙中的水）。坚硬岩石：既有孔隙，又有裂隙，如甘肃白垩系岩石。可溶岩里保留原来的裂隙，甚至有孔隙存在。评价岩石孔隙结构的参数1）反应孔隙大小的参数①孔隙喉道半径及孔隙喉道大小分布孔隙喉道半径（简称孔喉半径）是以能够通过孔隙喉道的最大球体半径来衡量的，单位是微米（μm）。孔喉半径的大小受孔隙结构影响极大。

7、若孔喉半径大，孔隙空间的连通性好，液体在孔隙系统中的渗流能力就强。地层中液体流动条件取决于孔隙喉道的结构，孔喉数量、半径大小、截面形状、液体与岩心的接触面大小等都将起一定的作用；②最大孔隙喉道半径Rd及排驱压力Pd排驱压力Pd是指非润湿相（汞）开始进入岩样所需要的最低压力，它是汞开始进入岩样最大连通孔喉而形成连续流所需的启动压力，也成为阈压或门槛压力。在排驱压力下汞能进入的孔隙喉道半径即岩样中最大孔隙喉道半径Rd；③毛管压力中值④孔隙喉道平均值和孔隙喉道半径中值⑤主要流动孔喉半径平均值⑥难流动孔喉半径2）反映孔喉分选特征的参数①孔隙

8、喉道分选系数；②孔隙喉道歪度；③孔隙喉道峰态；④孔隙喉道分布峰数峰值峰位；⑤均值系数。3）孔喉连通性、控制流体运动特征的参数①退汞效率；②孔隙喉道比；③孔喉配位数；④孔隙曲折度；⑤最小非饱和孔喉体积百分数；⑥孔隙结构综合评价系数；⑦视