岩石的力学特性及强度准则.docx

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1、岩石的力学特性及强度准则岩石力学性质主要是指岩石的变形特征及岩石的强度。由于在石油工程中，并壁稳定、出砂分析、水力压裂、储层物性变化等都与岩石力学性质密切相关，因此有必要研究岩石的力学性质及其在物理环境下应力场中的反映。影响岩石力学性质的因素很多，例如岩石的类型、组构、围压、温度、应变率、含水量、载荷时间以及载荷性质等。要研究这些复杂因素对岩石力学性质的影响，只能在实验艾博希室内严格控制某些因素的情况下进行。岩石的变形特性，最直观的表达方法是通过应力一应变关系曲线及应变随时间变化的曲线来表示。通常首先研究在常温、常压(即室温与通常大气压)条件下岩石的力学

2、性质，然后再考虑其他影响因素下岩石的力学性质。这样才能逐渐弄清在地质条件下，综合因素对岩石力学性质的影响。岩石在常温、常压下一般产生脆性破坏，但深埋地下的岩石却表现为明显的延性。，岩石这一性质的变化是由于所处物理环境的改变造成的。所谓脆性与延性至今尚无十分明确的定义。—’般所谓脆性破坏是指由弹性变形发生急剧破坏，破坏后塑性变形较小。延性是指弹性变形之后产生较大的塑性变形而导致破坏，或直接发展为延性流动。所谓延性流动IC现货商是指有大量的永久变形而不至于破坏的性质*对于岩石而言，破坏前的应变或永久应变在3％以下可作为脆性破坏，5％以上作为延性破坏，3％一5

3、％为过渡情况。由于地下的岩体和井壁围岩均处于三向应力状态，所以对岩石力学性态的测定不能靠简单的单轴压缩试验方法，而必须在一定的围压作用厂(必要时还要考虑温度的作用)进行试验测定。真三轴试验(岩石上三个主方向的作用力均不等)十分复杂，一般均不采用。普退采用的是常规三轴压缩试验方法，一般用圆柱形岩样，在其横向施加液体围压，即在水平的两个主方向上的应力相等且等于围压久，如图1—1所示。如果上下垫块是带孔可渗透的，亦可通入孔隙流体压力以研究孔隙压力的影响。在试验过程中把岩样放在高压室中先对岩样四周用围压油加压至所需的值9c(需要时亦可加孔隙压至所需的夕。值，并将

4、ABC电子岩样加热到所需的温度T)，然后在压机下逐渐增大垂向载荷以升高dl值，并记录下岩样的轴向压缩应变，值。据此可绘制三轴加裁时岩样的府力一应变曲线图，岩石破坏前的峰值最大轴向应力。就是该围压下的强度值，而偏离弹性拐弯点的应力称为该围压下的屈服应力，当增大围压时，不但岩石的强度峰值应力增加，同时塑性也增大(破坏前的应变加大)，其中J3曲线接近于理想塑性情况，而曲线表现为岩石在塑性变形过程中呈现明显的硬化。岩石的抗拉强度是指试件在单轴拉伸条件下达到破坏时的极限应力。可采用直接或间接方法来测定岩石的抗拉强度。直接法在原理上类似于金届贴片钽电容的拉仲破坏实验

5、，但最大的困难是如何使岩石试件夹紧在拉力机中，同时又要使载荷平行于试件的轴线，使岩石试件处于均匀分布的拉应力状态之中，而不使试件产生弯曲或扭转。一般利用水泥及环氧树脂等胶结物将岩石试件的端部与夹具胶结在一起，通过钢丝绳沿轴线方向对试件施加拉力。hymsm%ddz