岩石强度

摘要： 为了满足页岩地层微纳米孔隙裂缝封堵的技术需求,研制了合成基钻井液用纳米材料LNS。借助粒径分析、透射电镜等实验表征纳米材料LNS的微观形貌特征,讨论了LNS对合成基钻井液流变性及滤失性的影响。微孔滤膜封堵实验表明,LNS能够有效封堵微纳米级孔缝,高温高压滤失量降低53.3%,明显减少滤液侵入地层。并利用合成基钻井液封堵前后对岩石强度的影响实验,得出合成基钻井液添加纳米封堵剂后岩石强度可提高25%。

摘要： 渤海渤中中深层油气资源是渤海湾增储上产重点领域之一,钻井过程中复杂情况发生率高、钻井周期长等制约了中深层油气资源安全高效规模开发。针对渤中中深井井壁失稳等问题,开展了中上部泥页岩、深部潜山砂砾岩等复杂地层岩石特性研究,结合区域地应力分析,揭示了定向钻进过程中坍塌压力、破裂压力随井斜角、方位角的变化规律,建立了渤中区域中深层钻井安全密度窗口图版;基于钻井液浸入后岩石强度特性实验研究,建立了渤中区域中深井安全钻井周期图版。研究结果表明,渤中区域东营组泥页岩呈现明显的各向异性特征,垂直方向取心的强度显著高于水平方向的强度;随井斜角和方位角变化,潜山组地层破裂压力当量密度在1.84~2.73 g/cm^(3)变化;地层坍塌压力当量密度在1.15~1.40 g/cm^(3)变化;渤中区域风化带附近裸眼段安全钻井周期在15天左右,潜山安全周期在20天左右。本文研究结果对渤中区域中深井钻井设计、施工作业降低复杂情况、保障作业安全具有重要意义。

摘要： 在市场机遇期,矿山企业全力提升供矿能力尤为重要。河钢矿业升级创新FDQ采矿法,打通“回采”这个“命脉”环节,实现单矿房出矿量增加5.6万吨同比提升115.4%,助力矿产资源开采更高效、更安全,成为国内首家掌握并应用此技术的冶金矿山企业。提高回采率提升供矿量是将增产转化为增效的“命脉”环节。为打通这一命脉,河钢矿业依托与高校共建的产学研平台,针对矽卡岩型大水破碎矿床、矿体岩石强度低完整性差等特点,深入推进岩体力学分析和数值模拟,多次进行采矿虚拟作业,与回采方案、现场实际结合,在自主研发首创应用FDQ采矿法的基础上,创新升级提出“30m采高预控顶回采方案”。

摘要： 碳是自然界中常见的一种元素,其以单矿物(如石墨、金刚石)、化合物形式(如碳酸盐、二氧化碳)及生物体中的有机碳等多种形式存在。随着越来越多的深入研究,碳质物或石墨化的作用和地位也引起了广泛的关注。石墨碳质物出现在不同地壳深度的断裂带或俯冲带岩石中,特别是在一些大地震断裂带中富集。在地质变质作用过程中,随着温度的增加,非晶形碳质物转变为晶形有序化的石墨,且其石墨化过程不可逆,因此其拉曼光谱峰可定量记录峰期变质作用温度;同时,在变形过程中,石墨的特殊结构性能和力学属性能有效降低岩石强度,促进塑性变形,在快速滑动面或地震滑动面中,起到固体润滑剂作用,因此,地壳中的石墨物质对于岩石强度弱化和地震断裂滑动及演化过程具有重要意义。石墨碳质物具有低溶解性和低移动性,常作为碳汇稳定存在于深部地壳中,在地质时间尺度上,一旦碳及石墨化共同参与到岩石中,一些主要的地质过程(如俯冲作用、断裂作用、风化侵蚀、生物作用)致使石墨碳质物通过形成和破坏过程富集或释放碳到地球表面(大气圈),将显著地影响碳循环。

摘要： 针对挤压充填施工压力超过隔层破裂压力时,隔层会被破坏并与水层沟通,造成油层水淹,引起含水上升、泥质细粉砂运移等问题,通过开展岩石破裂压力与岩石抗张强度、抗压强度、地应力等的关系研究,提出了挤压充填防砂施工压力预测模型.该模型采用劈裂法、三围压缩实验方法、声发射Kaiser效应法等方法,在春光油田多个井区进行岩石力学等参数测试,得到春光油田破裂压力梯度与深度的关系图版和储层破裂压力梯度值,并根据拉梅公式及平面应变条件下的厚壁圆筒理论计算隔层固井二界面的剪切强度,优化施工压力,确保施工安全.该施工压力预测模型在排2-400井区排2-4井应用,预测最优施工压力为20.740MPa,与实际施工压力21.000 MPa接近,表明该模型具有一定的科学性,具有推广价值.

摘要： 针对镜铁山矿业有限公司黑沟矿区现行爆破参数设计方法缺乏理论依据导致爆破质量不稳定的问题,分析了国内外矿岩可爆性分级方法,优选爆破作用指数法对黑沟矿区典型矿岩开展可爆性分级.在黑沟矿区典型矿岩赋存区域,基于室内岩石力学实验、现场波速实验和单孔爆破漏斗现场实验,获得岩石强度、室内及现场波速和矿岩的波阻抗数据;利用多旋翼摄影测量分析,获得爆破后矿岩的大块率、小块率、平均合格率等分级指标,提出一种基于现有爆破作用指数法评价可爆性的修正方法,完成了黑沟矿区典型矿岩可爆性分级.分级结果表明灰绿色千枚岩、镜铁矿、白云岩和铁质千枚岩的可爆性由易到难.爆破作用指数法及分级结果的修正方法能够准确描述岩体可爆性,对规范爆破设计,改善爆破效果,优化爆破经济指标具有重要意义.

摘要： 目前,岩石取芯和钻孔成像仍是煤矿岩层探测的主要方法,但岩石取芯费时、费力,且难以得到软弱夹层的岩样,钻孔成像法存在成像不清晰,受主观因素影响大等问题.本文提出了一种基于钻进声压响应特征岩层界面快速识别的新方法.以水泥、沙子、黄土、水按不同比例配比成3种强度的混凝土试件,采用声压记录仪采集了各试件钻进过程中的声压;在某矿504回风平巷进行现场试验.通过试验得出如下结论:①随着钻进试件强度增高声压也随之增大;②不同强度试件钻进过程中声压变化较小,而同种试件中钻进时声压也存在一定波动;③以钻进声压为单一指标煤岩界面识别误差达15 cm,但提供了一种岩层识别的新方法,是岩层智能探测的主要方向,为后续研究提供了参考.

摘要： 为研究边坡内水体对边坡稳定性的影响,通过将孔隙水压力作用和软岩遇水后强度弱化效果进行耦合分析,对露天煤矿边坡稳定性展开了综合研究;以FLAC3D作为分析软件,提出了一种新的水体单元耦合方法,将水体对边坡稳定性的影响机理进行比较全面的模拟分析;同时以伊敏露天煤矿东帮的最终采掘状态为例,使用FLAC3D对水体耦合过程进行了模拟.结果表明:x方向位移云图展现出了强降雨对东帮边坡位移特征的影响情况,边坡安全系数在降雨的影响下也出现了明显的降低.

摘要： 对春50、排2-400及春110E三个区块目的层岩样测试表明,春光油田不同区块地应力差别较大,同一区块隔层地应力大于油层地应力;确定挤压充填防砂安全施工压力,以不高于地层的破裂压力为限,也以不高于固井界面的剪切强度为限,应选择这两个限制的最小值作为挤压充填施工压力的上限;利用排2-400井区的岩芯测试数据和排2-4井的井筒数据等,进行了排2-4井挤压充填防砂施工压力预测,该井最优施工压力20.68 MPa,与实际施工压力21 MPa接近。

摘要： 在石油开发工程中,由于在渗透率低且岩性较为坚硬的储层采用水力压裂效果不佳,重复强冲击技术应运而生.利用岩石冲击损伤模拟实验装置和单轴刚性液压机,对不同加载速率和不同冲击次数条件下饱和、干燥和不同渗透率的岩石进行重复冲击实验,测量不同重复加压阶段岩石渗透率的变化情况.实验表明:岩石强度随加载速率的提高不断变大,随重复加载次数的增加而逐渐降低,裂缝条数随冲击速率的增加而增多;单次加载岩石渗透率有先减小后稳定再增大的变化;在不同阶段重复加载渗透率有不同的变化.

摘要： 本文以LXB二期供水工程朝阳支线隧洞为背景,针对隧洞穿越的软质岩地层,从岩石强度的角度出发,对试验方法、数据采用进行了简单分析,并对软质岩洞室成形、围岩变形特征等问题进行综合的定性分析,为长距离输水隧洞的顺利施工提供有力的技术支撑.

摘要： 影响岩石强度的因素相互作用与相互耦合,常规方法难以快速准确描述影响因素间相互耦合作用对岩石强度的影响.结合前人研究成果与实践经验,引入岩石工程系统(RES)理论的交互作用矩阵,采用增大系数的双曲正切函数为激活函数的BP网络编码方式,提出了基于RES交互作用矩阵的BP网络岩石强度预测模型,并进行网络训练.结果表明:运用RES理论系统分析思想,在构造相互作用矩阵基础上,采用改进的BP网络,不仅能够快速进行岩石强度预测,而且也提高了预测精度.该方法不仅为岩石强度预测提供一种新思路,同时也为工程岩体评价提供了一种新途径.

摘要： 南水北调中线一期工程渠道涉及岩土分层比较多，层面起伏变化大，同种岩层的强度相差很大，不同强度岩土开挖方法不同，准确岩石强度对于分类开挖、降低工程造价、缩短工期十分重要。在渠道开挖中，不同强度岩土的开挖机械是不同的，反铲挖掘机和自卸车结合对于软岩、较软岩的开挖非常有效；液压破碎锤、反铲挖掘机和自卸车结合对于较硬岩和硬岩开挖可大大提高渠道开挖效率；分层梯段爆破、反铲挖掘机和自卸车结合的开挖方式对环境要求很高，对于城市、村庄周围一定距离内不予考虑；静力爆破、反铲挖掘机和自卸车结合的开挖方式效率较高，适应范围广，但成本比较高。

摘要： 有关组构对岩石半脆性-塑性变形实验是近年来实验研究的热点之一.例如,Ji et al.(2000)通过开展合成石英-钙长石的均匀混合体(PC)和层状结构(PER最大主应力方向垂直于岩石层理)的高温高压实验,研究组构对岩石强度的影响,得出层状组构的岩石强度要比均匀混合样品和单相矿物的强度大.综上所述，中地壳流变状态对地壳拆离断层形成具有制约作用。在岩石流变实验研究中，大多数实验采用各向同性的均匀样品，其实验结果与地壳伸展和拆离断层形成相关的各向异性岩石的流变特性有很大的差异。经历强烈变形的各向异性岩石的流变实验结果非常少。组构对片岩、片麻岩变形影响的实验研究结果表明，先存变形组构对岩石脆性破裂、半脆性流变的强度具有显著影响，对新组构的发育和形成具有明显控制作用，但大部分实验仅给出各向异性岩石强度，缺少流变参数和变形机制研究，对复杂组构岩石的塑性流变行为也不清楚。开展具有先存组构岩石的流变实验，能够更全面的理解组构对岩石流变的影响机制。

摘要： 在岩石流变实验研究中,大多数实验采用各向同性的均匀样品,其实验结果与地壳伸展和拆离断层形成相关的各向异性岩石的流变特征有很大差别.组构对片岩、片麻岩变形影响的实验研究结果表明,先存变形组构对岩石脆性破裂、半脆性流变的强度具有显著影响,对新组构的发育和形成具有明显控制作用,但大部分实验仅给出各向异性岩石强度,缺少流变参数和变形机制研究,对复杂组构岩石的塑性流变行为也不清楚.中地壳流变状态对地壳拆离断层的形成具有制约作用.开展具有先存组构岩石的流变实验,能够更全面的理解组构对岩石流变的影响机制,为认识韧性剪切带中后期变形对前期变形的改造和置换机制提供重要的实验证据.本实验利用3GPa固体介质熔融盐三轴高温高压容器，选择华北克拉通北部辽东拆离断层带中具有变形组构的糜棱岩样品，实验结果表明，在600～700°C时，五组样品基本都表现为半脆性流变；在800~890°C时，五组样品的应力指数为n=3±0.2，岩石以塑性变形为主。实验力学数据显示，花岗糜棱岩在半脆性破裂域，压缩轴与岩石面理呈30°夹角时，岩石强度最小；在塑性流变域，压缩轴与岩石面理呈45°夹角时，岩石强度最小；其它斜交角度的样品强度小于压缩轴垂直或平行岩石面理的样品强度，而压缩轴垂直岩石面理的岩石强度大于压缩轴平行岩石面理的岩石强度。

摘要： 大多数岩石具有各向特异性的特点，用点荷载试验测定岩石强度各向异性比其它常规实验优越。点荷载试验以其特有的优势广泛应用于不规则岩样的试验中，只要分别垂直和平行岩石的层理或各种软弱面进行试验，就可以得到岩石的最大和最小强度。在试件数量足够多的情况下试验的结果比较接近规则试样的饱和单轴抗压强度值结果，所以也可以将点荷载强度用于岩石的分类依据。点载荷试验是快速、有效评估岩石强度的现场实验，对现场岩石编录具有重要指导作用。具有易操作、时间短、费用低、可靠性较高等特点，为工程建设节约时间和成本，特别是对易扰动、易风化、不规则样品的现场试验有特殊的工程意义。点载荷试验是一种使用便携式仪器快速对岩石单轴抗压强度进行确定的试验方法,可以使用现场的不规则试件或岩芯试件进行测试.岩石点荷载试验不需要对岩样进行加工、设备轻便,可用于室内与现场试验,特别适于破碎、强度低及易风化岩样的现场快速强度试验.为保证试验数据的可靠性,本文对点荷载试验的试件选择、安装与试验要点进行了总结.通过实例对点荷载强度与传统标准试样单轴抗压强度的试验结果进行对比,证明其结果的基本一致性,说明其应用于岩石强度的现场快速试验是基本准确和可行的.

摘要： 液氮是一种低温流体,其冷却作用能够使岩石发生变形破坏.选取大理石和砂岩两种岩样,借助电镜扫描和核磁共振方法测试岩石在液氮冷却作用下的损伤致裂情况;采用单轴压缩方法测试了液氮冷却致裂对岩石强度的影响.实验结果表明,岩石在液氮的冷却作用下,其微裂隙(微孔隙)会进一步扩展,从而增加岩石的损伤程度;岩石内部孔隙水结冰的冻胀作用,会加剧孔隙结构的破裂程度,甚至使岩石产生宏观破坏;另外,液氮的冷却致裂作用还会降低岩石自身的强度,其中经过液氮处理后饱和岩样的抗压强度降低幅度要大于干燥岩样.因此,当液氮用于钻井时,可望辅助岩石破碎,提高钻井速度;当用于储层压裂时,有助于产生热力裂缝的产生和缝网的形成.由此可见,液氮在石油工程领域具有较好的应用前景,有望用于非常规天然气高效开发.

摘要： 两相条件下岩石强度是重要力学参数,是CO2地质封存、油气田开发、非常规能源开采等工程中压裂增采与安全控制共性科学问题.厚壁圆筒式两相流体致裂仪的开发,可以对含有两相流体的厚壁圆筒试件施加不同内压、轴压、围压和孔隙压力的应力组合,实现两相条件下岩石拉破坏试验控制.本研究解决了试验过程中温度稳定、饱和度控制、内压和孔隙压力密封性等技术问题.为检验仪器的性能,采用某砂岩进行可重复性验证试验、两相流体条件下致裂试验和不同应力路径下致裂试验.试验结果表明:致裂仪的温度及压力稳定性好,控制精度高,试验结果可重复性强,可以为两相流体岩石拉剪破坏特性研究提供新的手段.

摘要： 岩石是天然材料，物理性质复杂。通常认为岩石具有粘结和摩擦特征，但在同一点粘结和摩擦并不能同时存在，且在屈服过程中都会发生变化，而屈服与应力状态有关；据此分析反复加载引起岩石强纯的现象、材料损伤对承载能力的影响以及软弱岩石强度与杨氏模量的关系。基于应力状态不影响粘结力，而内摩擦力不越过邻近材料粘结力的假设，构造描述最小主应力影响的指数强度准则，并与广义Hoek-Brown准则，Sheorey准则等进行比较：讨论强度准则中材料参数的确定方式，建议以偏差绝对值之和最小拟合试验数据。论证了岩石真三轴强度准则不能袭示为两个变量的曲线λ(σ1,σ2,σ3)=F[η(σ1,σ2,σ3)]，如Mogi准则；介绍了显式的真三轴强度准则及拟合特性。

摘要： 煤岩在变形破坏过程中持续地与外界交换着物质和能量,是能量耗散的损伤演化过程.本文基于注水煤层内变量不可逆的热力学理论框架,从能量交换的角度出发,研究了注水煤体变形破坏过程的能量耗散、能量释放与煤岩体强度变化的内在联系,揭示均布应力场中煤层注水软化的损伤破坏机理.推导出各向等压条件下注水过程的煤体受损破坏的临界注水压力和塑性区半径表达式.进一步与经典水力致裂临界水压关系式进行了比较验证.将本文给出的临界注水压力关系与文献[19]试验结果对比,分析了多孔介质煤层钻孔注水临界破坏参数的可靠性.

摘要： 本发明提供了一种基于岩石组分与组构的TBM搭载式岩石抗压强度快速预测系统及方法，搭载于敞开式TBM的左撑靴侧面，包括防护装置、液压装置、伺服电机、探测装置、控制系统和数据综合分析平台。液压装置安装在防护装置的侧壁上用于控制探测装置在水平方向上的移动；伺服电机用来控制该系统中探测装置的转动；探测装置用来采集目标围岩的多种影响岩石抗压强度的地质参数，为岩石的抗压强度预测提供基础数据；控制系统用来控制所述的液压装置、伺服电机以及各探测装置的工作；数据综合分析平台与探测装置中的各探测仪器之间通过线缆相连接，接收以上各仪器采集到地质参数，并对各参数进行处理与分析，最终给出岩石抗压强度预测结果。

摘要： 本发明提供一种用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，所述岩石试样的本体为中心加工有同轴圆柱孔的空心圆柱，在空心圆柱外圆柱面上加工有环绕外圆柱面一周等结构的斜切槽，过斜切槽的截面与垂直空心圆柱中心轴线的截面成30°～70°倾斜角θ，过斜切槽的截面中心点与空心圆柱中心轴线中点重合。本发明还提供了基于上述具有环形斜切槽的空心圆柱岩石试样进行岩石抗剪切强度测试的方法。该岩石试样加工简单方便，对试验设备要求低，且能保证应力分布均匀，岩石受压过程中沿斜切槽方向发生剪切破坏，利用该岩石试样能快速、简单、准确的得到岩石的剪切强度。

摘要： 本发明提供了一种基于岩石组分与组构的TBM搭载式岩石抗压强度快速预测系统及方法，搭载于敞开式TBM的左撑靴侧面，包括防护装置、液压装置、伺服电机、探测装置、控制系统和数据综合分析平台。液压装置安装在防护装置的侧壁上用于控制探测装置在水平方向上的移动；伺服电机用来控制该系统中探测装置的转动；探测装置用来采集目标围岩的多种影响岩石抗压强度的地质参数，为岩石的抗压强度预测提供基础数据；控制系统用来控制所述的液压装置、伺服电机以及各探测装置的工作；数据综合分析平台与探测装置中的各探测仪器之间通过线缆相连接，接收以上各仪器采集到地质参数，并对各参数进行处理与分析，最终给出岩石抗压强度预测结果。

摘要： 本发明涉及岩石挖掘领域，公开了一种岩石抗压强度识别方法、设备以及旋转钻进岩石的方法，其中，所述方法包括：S1、使用旋转钻进装置(100)钻进岩石；S2、通过所述旋转钻进装置(100)的工作参数计算所述旋转钻进装置(100)所做的功和岩石表面的摩擦能，根据所述旋转钻进装置(100)所做的功与岩石破碎功和岩石表面的摩擦能之和的能量守恒以及所述岩石破碎功与所述岩石的抗压强度σ

摘要： 本发明提供一种用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，所述岩石试样的本体为中心加工有同轴圆柱孔的空心圆柱，在空心圆柱外圆柱面上加工有环绕外圆柱面一周等结构的斜切槽，过斜切槽的截面与垂直空心圆柱中心轴线的截面成30°～70°倾斜角θ，过斜切槽的截面中心点与空心圆柱中心轴线中点重合。本发明还提供了基于上述具有环形斜切槽的空心圆柱岩石试样进行岩石抗剪切强度测试的方法。该岩石试样加工简单方便，对试验设备要求低，且能保证应力分布均匀，岩石受压过程中沿斜切槽方向发生剪切破坏，利用该岩石试样能快速、简单、准确的得到岩石的剪切强度。

摘要： 本实用新型涉及岩石试样技术领域，特别是一种用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，包括试样柱，所述试样柱的顶部和底部均固定连接有支撑台，所述试样柱的两侧均开设有若干斜面槽，所述试样柱两侧的中部均开设有弧形槽。本实用新型的优点在于：通过在试样柱的顶部和底部设置支撑台增加与地面的接触面积，提高岩石试样放置的稳定性，将试样柱和支撑台的外侧设置为圆弧状能够避免棱角在运输和实验过程中对操作者造成伤害，通过在试样柱的两侧设置倾斜角度不同的斜面槽使操作者在施加法向应力时能够被斜面槽限制，避免剪切时试样柱容易偏移影响受力的情况，通过斜面槽可以使施加的剪切力与试样柱的侧面呈一定夹角作为参照实验，增加实验数据。

摘要： 本实用新型公开一种用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，属岩土工程技术领域。所述的岩石试样为正六棱柱，在岩石试样的上端部及下端部对称开有尺寸相同的圆柱状凹槽。剪切力通过传立柱施加到上端面的凹槽上，由于下端面圆柱状凹槽的设置，试样将沿着两个凹槽之间的圆柱面发生剪切破坏，本实用新型将传统的平面状的剪切面变为圆柱状剪切面；六棱柱试样的六个侧面即为法向应力加载面，可对称施加三对法向应力，进而传递至试样内圆柱状剪切面上，当三对法向应力大小不同时，可实现圆柱状剪切面的非均匀受力。本实用新型所提供的岩石试样加工简便，结构合理，抗剪强度测试方法科学合理，可用于测试不同类型岩石在剪切面非均匀受力条件下的抗剪强度。

摘要： 本发明公开了一种渗流压作用下岩石强度测量及岩石内部裂纹实时成像试验系统及方法，该试验系统包括试验测试系统、核磁成像系统、渗透液存储系统、液压控制系统和计算机控制系统；试验测试系统包括试验机底座，其上设渗透压室，渗透压室内设试样放置平台，其上方设压头；核磁成像系统的核磁共振测试线圈围绕在渗透压室外围，渗透液存储系统与渗透压室内腔连通，液压控制系统输出端分别与压头及渗透液存储系统连接；计算机控制系统输出端分别与核磁成像系统输入端和液压控制系统输入端连接。该试验系统既能测试岩石在渗透压和应力场耦合作用下的力学性质，又可实时获取岩样受荷过程中内部的裂纹发育情况。

摘要： 本发明公开了一种渗流压作用下岩石强度测量及岩石内部裂纹实时成像试验系统及方法，该试验系统包括试验测试系统、核磁成像系统、渗透液存储系统、液压控制系统和计算机控制系统；试验测试系统包括试验机底座，其上设渗透压室，渗透压室内设试样放置平台，其上方设压头；核磁成像系统的核磁共振测试线圈围绕在渗透压室外围，渗透液存储系统与渗透压室内腔连通，液压控制系统输出端分别与压头及渗透液存储系统连接；计算机控制系统输出端分别与核磁成像系统输入端和液压控制系统输入端连接。该试验系统既能测试岩石在渗透压和应力场耦合作用下的力学性质，又可实时获取岩样受荷过程中内部的裂纹发育情况。

摘要： 本发明公开了一种岩石抗拉强度和单轴抗压强度的原位测定方法，基于金刚石钻头钻进岩石过程的工作原理，结合分析模型，将单轴抗压强度和抗拉强度与钻探参数通过岩石力学参数直接建立联系，分析研究岩石内摩擦角、切削强度比、单轴抗压强度和抗拉强度四者之间的关系，提出了一种估算岩石强度参数的方法。本发明解决了现有岩石力学强度参数试验中存在的制样困难、步骤复杂、误差较大等问题，计算过程简单，在不采用经验修正系数情况下，仍具有较高的计算精度，可直接应用于岩石强度的预测。