岩石力学性质

摘要： 对近些年国内和国外的主要钻头优选方法进行了较为全面的总结和分析,阐述了各种选型方法的基本原理和实现步骤。分析评价了不同类型钻头优选方法的适用范围、优缺点及待解决的关键性问题,认为综合法能够综合考虑地层岩石力学性质和钻头应用效果,准确性较高,并总结出了比较科学合理的目标区域钻头优选的方法和思路。

摘要： 砾岩非均质性强,力学性质复杂。基于离散元方法,使用三维激光扫描技术获取了真实砾石的颗粒形态,建立了含不同粒径颗粒的砾岩三维数值模型。基于此数值模型开展单轴抗压模拟实验,将实验结果与均质数值岩心对比,分析了砾岩破坏形式和规律,讨论了颗粒粒径大小和颗粒形态对砾岩力学性质的影响。结果表明:在加载过程中,由于砾石颗粒的阻碍,裂缝需绕过砾石颗粒逐步贯通,从而导致岩样的位移和破坏形式较为复杂,没有形成与均质岩心类似的剪切带。在加载初期裂纹数目少、增加缓慢,在应力峰值附近裂纹数量迅速增加,岩样瞬间破坏,表现出较为明显的“鼓涨”效应。砾石颗粒粒径对砾岩的破坏机理和形式影响不明显,但随着粒径的增加,砾岩单轴抗压强度和弹性模量降低。相对于圆形颗粒,基于真实砾石颗粒形态的数值模型,能够模拟砾石间的摩擦力,拥有更高的强度,能更好地反映砾岩力学性质。

摘要： 炸药与岩石的合理匹配可以有效提高炸药的能量利用率,改善爆破效果。为研究炸药与岩石匹配关系对爆破效果的影响,在新疆某露天煤矿采集了不同平台的岩石试样,通过开展岩石静态力学试验,获得了不同岩石单轴抗压强度、弹性模量、泊松比和抗拉强度。通过开展SHPB岩石动态冲击试验,获得了不同冲击荷载对岩体应力应变及岩体破坏特征的影响规律。基于混装乳化炸药不同组分配比的调整,通过混装乳化炸药爆速测试和密度测试,获得了5种不同性能的混装乳化炸药配方。基于炸药与岩石能量匹配理论,建立了基于BP神经网络的炸药与岩石能量匹配模型,通过测试样本对训练好的PSO-BP神经网络进行测试,三组预测的平均误差分别为5.09%、7.26%和4.79%。最后,将炸药与岩石能量匹配模型在新疆某露天矿1252西平台、1228东平台和1180西平台进行了工程应用。结果表明:相比传统的炸药配方和爆破参数,通过混装炸药能量与岩石性质匹配关系选择的炸药不仅能够降低炸药单耗,同时大块率、后裂距离等爆破效果指标也得到了有效改善。

摘要： 玛南斜坡上乌尔禾组致密砾岩储集层岩相复杂,非均质性强,水力压裂裂缝扩展形态复杂,压裂设计优化缺乏理论依据.以玛南斜坡上乌尔禾组颗粒支撑砾岩为研究对象,通过纳米压痕实验,分别测定了砾石和基质的岩石力学性质.在此基础上,开展水力压裂实验,明确了不同压裂液下的裂缝扩展形态和压力曲线特征.研究结果表明:纳米尺度下,砾石受载后为弹塑性变形,基质为塑性变形,砾石的弹性模量、硬度、断裂韧性和储存的弹性能比例均高于基质;在砾石和基质较大的力学性质差异下,颗粒支撑砾岩裂缝扩展受砾石主导,绕砾延伸是主要的裂缝扩展形式;滑溜水压裂在井筒处趋于多点起裂,形成辐射状多裂缝扩展形态;胍胶压裂趋于形成迂曲双翼垂直缝,但裂缝遇砾石易分支,形成水平缝和垂直缝相互沟通的迂曲裂缝;井底压力曲线未见明显破裂压力,但胍胶压裂的延伸压力较滑溜水高且波动更加剧烈.

摘要： 岩体质量评价结果对岩土工程设计与施工具有重要的参考价值,是岩土工程安全高效开展的重要保障。本文以贵安腾讯数据中心隧道群为工程实例,通过开展声波测试会和室内岩石力学试验,分别对隧道群围岩的岩石力学性质和质量分级进行了研究。研究结果表明:贵安腾讯数据中心隧道群中围岩的力学性质差异较大,单轴抗压强度范围为14.5~51.3 MPa,弹性模量范围为15.9~45.8 GPa;隧道群围岩完整性较差,完整性系数Kv变化范围为0.35~0.51,大多数围岩处于较破碎状态~破碎状态;BQ岩体质量评价结果表明,贵安腾讯数据中心隧道群围岩岩体质量为VI级岩体和V级岩体,这为后续的隧道设计施工提供了重要的参考,具有重要的研究意义。

摘要： 煤炭开采过程中极易发生顶板事故.基于王坡煤矿的地质条件,利用钻孔、井下钻探、物探、生产揭露资料,分别对该矿煤层顶板沉积特征、煤层顶板岩石结构特征进行系统分析研究,通过实验室室内测试,获取了煤层顶板岩石抗压强度、泊松比、坚固性系数、黏聚力等物理力学性质指标,最终确定了影响煤层顶板稳定性相关因素;运用层次分析法确定影响因素的权重值,得出岩石力学性质是影响煤层顶板稳定性的主控因素.研究可为类似煤矿顶板稳定性因素分析提供借鉴.

摘要： 针对川东北油气田嘉陵江组嘉四—嘉五段地层普遍出现的套管变形损坏现象,有必要对该地层段岩石力学性质进行统计分析.采用随机-模糊统计法对静态岩石力学参数样本数据进行粗差分析,并基于Kolmogorov-Smirnov(K-S)假设检验方法,研究嘉陵江组四段—嘉五段地层的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度和内聚力等岩石力学参数的概率分布特征,以确定各岩石力学参数最优的概率分布形式和概率密度函数.结果表明:嘉陵江组嘉四段-嘉五段地层的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度和内聚力都具有较强的离散性,且其大样本最优概率分布形式并不一致,分别为威布尔分布、威布尔分布、对数正态分布和对数正态分布.计算得到的岩石力学参数概率分布区间,能够更为准确地描述嘉陵江组四—五段地层的力学性质,研究结果为盐膏岩地层钻井设计及井壁稳定性研究等提供了数据支持.

摘要： 煤炭开采过程中极易发生顶板事故。基于王坡煤矿的地质条件,利用钻孔、井下钻探、物探、生产揭露资料,分别对该矿煤层顶板沉积特征、煤层顶板岩石结构特征进行系统分析研究,通过实验室室内测试,获取了煤层顶板岩石抗压强度、泊松比、坚固性系数、黏聚力等物理力学性质指标,最终确定了影响煤层顶板稳定性相关因素;运用层次分析法确定影响因素的权重值,得出岩石力学性质是影响煤层顶板稳定性的主控因素。研究可为类似煤矿顶板稳定性因素分析提供借鉴。

摘要： 2020年11月3日,中国电力企业联合会标准化管理中心组织召开了长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室主编的能源行业标准《核电厂工程岩土试验规程》送审稿审查会。该规程主编、长江科学院副总工程师、水利部岩土力学与工程重点实验室主任邬爱清教授级高级工程师参加审查会。《核电厂工程岩土试验规程》为首次制订、服务于核电厂建设需求的综合性岩土试验规程。主要技术内容涉及岩石物理性质试验、岩石力学性质试验、土的物理性质试验、土的力学性质试验、岩体原位试验、土体原位试验、岩土渗透特性试验、岩土动力特性试验、岩土波速测试等。

摘要： 渤海海峡跨海通道是连接中国山东半岛与辽东半岛重要的交通运输干线工程,该通道的建成对于推动环渤海地区经济的快速发展及振兴东北老工业基地具有重要意义.而通道区域的围岩条件及岩石的力学性质对于该工程施工方案的优选十分重要.通过区域地质调查、 海域地层钻探和地层剖面实测以及岩石力学性质分析表明:通道区域内出露的地层从上到下依次为第四系、 新近系与上元古界;其中第四系厚10～120 m,主要是一些松散的沉积物,没有隔水层,稳定性差;新近系不发育,仅在局部地区零星分布,主要由大孔隙的玄武岩构成,其抗压强度等岩石力学性质指标偏低,且低于正常值;而上元古界则由石英岩与石英岩互层的板岩和千枚岩构成,石英岩稳定、 坚硬,抗压强度和抗剪强度大,板岩和千枚岩属于软质岩石,遇水易软化.因此,在已有的"全隧道"和"南桥北隧"两种方案基础上,建议渤海海峡跨海通道"北隧"段采用深埋隧道法,即该隧道不仅应穿越上部的第四系和新近系,还要穿越上元古界与石英岩互层的的板岩和千枚岩,而设置于石英岩中.根据通常采用的利用围岩确定隧道最小埋深的挪威法,建议北段隧道的最小埋深应在65 m左右.另外,由于石英岩比较坚硬,因此,渤海海峡跨海通道工程宜采用钻爆法和TBM法进行施工.

摘要： 煤的岩石力学性质影响因素很多，如煤的成分，煤化作用程度，环境地应力，水，煤层甲烷，煤的破坏程度（结构面、裂隙性、风化程度等）等。本文在前人工作的基础上，探讨了水分对煤的岩石力学性质的影响，包括水分对煤的强度特性的影响以及水分对煤的变形特征的影响，并简单分析了水分对煤的强度和变形特性的影响机理，对煤炭复杂的地下工程设计有一定的意义。

摘要： 页岩的岩石力学性质是页岩油气藏钻探开发的基础问题,同时也是超临界二氧化碳开发页岩油气藏基础理论研究的重要问题之一.进行超临界二氧化碳浸泡下页岩力学性质变化等基础方面的试验研究,可以揭示其对高效破岩、井壁稳定和压裂等的影响.为此,本文对页岩在不同二氧化碳压力下进行了浸泡试验,结果表明:超临界二氧化碳浸泡初期页岩会发生一定膨胀,随后有所收缩,最后趋于平缓;浸泡后页岩的抗压强度减小,剪切弹性模量和泊松比均增大.随着浸泡压力增加,页岩的单轴抗压强度减小,剪切弹性模量和泊松比增大,到达二氧化碳临界压力时页岩力学性质都有一个明显的波动变化,浸泡压力继续增大,力学性质变化幅度波动较小,变化趋势较为平缓.论文为超临界二氧化碳开采页气油气藏的发展,在岩石力学特性方面提供了依据.

摘要： 伴随国内各大油田陆续进入开发后期,提速降本已被提升至越来越重要的位置.钻井作为勘探开发中耗资最为巨大的工程之一,其提速降本的成效将对整个探勘开发成本影响巨大.在钻井工程中,钻头作为钻井的武器,尤显其在提速降本上的重要性.本文将通过地层可钻性分析、实钻井钻头统计分析、对比优选等分析手段,对钻头优选的方法进行摸索,并通过实例予以阐述.找出了钻头优选的基本方法,即通过可钻性分析找到岩石力学性质的规律,通过统计对比,综合考虑钻进方式、机械钻速及钻头成本,可优选出适合地区,或某一层位的钻头,为设计和现场施工选择提供重要参考.

摘要： 南方海相层系的油气成藏与破坏,除了与构造演化有关外,岩石的力学性质也在油气成藏过程中起到了重要作用.根据野外地质调查和岩石力学参数的测试数据结果,结合区域构造演化,对贵州凯里地区海相地层岩石力学参数与油气成藏的关系进行了探讨.研究结果表明碎屑岩的力学性质(σc=20～40MPa)明显低于碳酸盐岩,易于发生变形；随着埋深的增加,碎屑岩中产生的裂缝和节理首先愈合,而碳酸盐岩当中的破裂变形则较难愈合,可以形成良好的储盖组合.碳酸盐岩中白云岩的力学性质比灰岩强度大；白云岩的单轴抗压强度在100MPa左右,而灰岩不超过80MPa;野外地质调查表明,白云岩内部发育节理和高角度突破断层发育,以脆性变形为主.上部灰岩下部白云岩的组合可以形成良好的灰岩储层,如果上部盖层发育,则可形成相对较好的油气藏.

摘要： 储层有效应力改变条件下的岩石力学性质认识对气藏高效开发十分重要,但理想的实验方法及结果较少。为研究气藏开发过程有效应力不断增加时致密砂岩力学性质的变化规律,在GCTS-RTR-1000型三轴岩石测试系统上进行了有效应力不断增加条件下三轴压缩变形实验。实验结果表明,随着围压的增加致密砂岩变形模量和泊松比不断增加。与常规恒定净围压下力学实验对比,在同一净围压下,围压不断增加时的变形模量要高于恒定围压下的变形模量、围压不断增加条件下测得的泊松比较恒定围压下测得的泊松比低。

摘要： 地应力分析是水力压力技术的关键技术。本文介绍了地应力剖面和岩石力学性质的相关理论，基于弹性力学原理建立了地应力分析处理模型，并编写了相应的解释软件，为压裂过程中制订射孔方案、合理选择工艺及工程参数优化等提供了重要的依据。在大庆外围深层天然气藏应用了研究成果，取得了非常好的效果。

摘要： 从实验技术角度探讨在室温到摄氏100度范围内三向静态围压下单轴霍普金森压杆实验，重点讨论轴向静压的加载方法和温度的测量方法，可望对实际工况下混凝土、盐岩类材料的动态力学性能研究起到一定的借鉴作用。

摘要： 从实验技术角度探讨在室温到摄氏100度范围内三向静态围压下单轴霍普金森压杆实验，重点讨论轴向静压的加载方法和温度的测量方法，可望对实际工况下混凝土、盐岩类材料的动态力学性能研究起到一定的借鉴作用。

摘要： 从实验技术角度探讨在室温到摄氏100度范围内三向静态围压下单轴霍普金森压杆实验，重点讨论轴向静压的加载方法和温度的测量方法，可望对实际工况下混凝土、盐岩类材料的动态力学性能研究起到一定的借鉴作用。

摘要： 从实验技术角度探讨在室温到摄氏100度范围内三向静态围压下单轴霍普金森压杆实验，重点讨论轴向静压的加载方法和温度的测量方法，可望对实际工况下混凝土、盐岩类材料的动态力学性能研究起到一定的借鉴作用。

摘要： 本发明涉及一种测试法向卸荷条件下岩石剪切力学性质的试验方法，试验过程中，首先使竖向和水平压头与剪切盒接触，然后施加法向应力至初始法向应力设计值，再施加剪应力至初始剪应力设计值，最后以恒定速度卸载法向应力直到试样破坏，试样剪切破坏前，法向应力逐渐减小而剪应力保持不变。该方法加载方式简单易行，能够模拟岩石卸荷引起的剪切破裂，采用该方法能够得到法向卸荷条件下岩石的强度和变形特征，了解岩石在卸荷条件下的特有剪切力学性质，为工程岩体稳定性控制和失稳预警提供理论依据。

摘要： 本发明属于土木工程领域，具体地，涉及到多裂隙类岩石试样力学性质的几何损伤流变分析方法。步骤如下：(1)、构建多裂隙类岩石试样代表性单元的几何模型；(2)、定义多裂隙类岩石试样代表性单元的损伤张量；(3)、计算多裂隙类岩石试样中单组裂隙的损伤张量；(4)、计算多裂隙类岩石试样中多组裂隙的损伤张量；(5)、推导多裂隙类岩石试样有效应力公式；(6)、建立多裂隙类岩石试样几何损伤流变本构模型；(7)、多裂隙类岩石试样几何损伤流变本构模型程序化；(8)、统计工程岩体的几何裂隙参数，进行工程岩体的损伤流变特性数值模拟。

摘要： 本发明涉及一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法，属于岩石力学性质探究技术领域，方法所涉及的装置包括脉动装置、岩样夹持装置、加载装置和控制分析装置，脉动装置用于提供脉动水注入，岩样夹持装置用于夹持岩样，加载装置用于全方位提供力学加载并通过控制分析装置进行数据采集设计和分析。本方法可用于饱和岩石脉动注水复合实验和对脉动注水后的岩心进行岩石力学性质测试实验，以此来探究脉动注水过程中不同脉动参数对岩石力学参数的影响规律，进而为矿场施工提供理论依据。

摘要： 本发明公开了一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，包括静水压系统、动水压系统、控制系统和试验仓。通过将试验仓，第一水仓，第二水仓装满水，使用真空泵将机架桶与加压外桶之间空气抽出产生气压差，在大气压的作用下加压外桶带动活塞向下移动，从而使活塞对试验仓内放置的岩石试样产生较大的水压力，并且通过第一水泵和第二水泵间歇式工作，使得水仓内的第一活塞与第二活塞循环左右移动，从而在试验仓内对岩石试样产生了动水压。本发明通过大气压转化为水压的方式，水压大，且持续时间长，维持较大压力的成本仅为真空泵做功，成本较低，同时也能制造动水压。

摘要： 本申请公开了一种基于岩石力学性质的裂缝主要形成期预测方法以及装置。所述基于岩石力学性质的裂缝主要形成期预测方法包括：分别获取研究区目的层的各个构造活动期的储层岩石力学参数；分别建立各个构造活动期的二维地质模型；根据所述储层岩石力学参数以及二维地质模型生成不同构造期的二维地应力剖面；分别对各个二维地应力剖面进行裂缝分布预测，从而获取不同构造活动期的裂缝分布密度剖面；裂缝分布密度最大的剖面所对应的构造活动期即为裂缝主要形成期。本申请解决了现有技术无法确定裂缝主要形成期的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于声发射探测技术的岩石力学性质测试装置及方法，包括机架，其上设有试样装载腔；试样装载腔，内部安放有方形围岩试样，所述围岩试样的中部设有岩样安装孔，所述岩样安装孔内匹配安装有岩石试样；围压加载系统，用于对试样装载腔内的围岩试样施加围压；第一轴压加载系统，用于对试样装载腔内的围岩试样单独施加轴压；第一轴压加载系统，用于对岩石试样单独施加轴压；声发射探测装置，用于对加载过程中围岩试样和岩石试样产生的声发射信号进行探测并采集。通过设置相互独立的第一轴压加载系统和第二轴压加载系统结合水平方向应力加载装置，对水平及垂直方向施加相互垂直的压力进而实验对岩石试样周围的真实受力环境进行模拟。

摘要： 本申请公开了一种基于岩石力学性质的裂缝主要形成期预测方法以及装置。所述基于岩石力学性质的裂缝主要形成期预测方法包括：分别获取研究区目的层的各个构造活动期的储层岩石力学参数；分别建立各个构造活动期的二维地质模型；根据所述储层岩石力学参数以及二维地质模型生成不同构造期的二维地应力剖面；分别对各个二维地应力剖面进行裂缝分布预测，从而获取不同构造活动期的裂缝分布密度剖面；裂缝分布密度最大的剖面所对应的构造活动期即为裂缝主要形成期。本申请解决了现有技术无法确定裂缝主要形成期的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于岩石力学性质的页岩油储层脆性评价方法，包括以下步骤：根据测量的矿物成分计算不同矿物的质量百分含量；利用岩样单矿物组分计算杨氏模量强势量和泊松比强势量，并对泊松比强势量进行修正处理；利用杨氏模量强势量和修正后的泊松比强势量计算力学性质强势量；计算岩样不同矿物质量百分含量和力学性质强势量；确定不同矿物偏差因子的最大值与最小值；计算岩石脆性指数。本发明同时考虑影响岩石脆性的矿物成分与岩石力学参数，并定义新的脆性指数对岩石可压性潜力进行定量综合定量表征，首次通过结合岩石矿物本身的力学性质和内在裂缝存在潜力计算微脆性指数定量表征岩石初始微裂缝发育程度，具有良好的应用前景。

摘要： 一种高围压岩石力学性质试验装置及测试方法，该装置包括液压推力机构、岩石围压施加机构、岩石力学性质测试系统。该装置同时实现对岩样表面施加压力及位移边界条件，围压由液压缸输出的机械推力提供，轴向推力经过钢制围压施加体转换为岩样径向围压力，铝质V型夹持块经过钢质围压施加体的挤压，能将围压均匀的作用于岩石表面。相对于常规液压力施加围压方式，这种围压加载方式更符合孔底岩石原位环境，且适用于不同尺寸的圆柱体试样。该试验装置可用于围压条件下的钻进试验、岩石破碎试验、岩石力学性能测试等，且具有结构简单，操作便捷，实时数据获取的优点。

摘要： 一种高围压岩石力学性质试验装置，该装置包括液压推力机构、岩石围压施加机构、岩石力学性质测试系统。该装置同时实现对岩样表面施加压力及位移边界条件，围压由液压缸输出的机械推力提供，轴向推力经过钢制围压施加体转换为岩样径向围压力，铝质V型夹持块经过钢质围压施加体的挤压，能将围压均匀的作用于岩石表面。相对于常规液压力施加围压方式，这种围压加载方式更符合孔底岩石原位环境，且适用于不同尺寸的圆柱体试样。该试验装置可用于围压条件下的钻进试验、岩石破碎试验、岩石力学性能测试等，且具有结构简单，操作便捷，实时数据获取的优点。