《岩石物理性质与测量方法》绪论

第一讲岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之一)一、内容提要：本讲主要讲述岩石的物理力学性能等指标及其试验方法，岩石的强度特性。

二、重点、难点：岩石的强度特性，对岩石的物理力学性能等指标及其试验方法作一般了解。

一、概述岩体力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石和岩体对其周围物理环境(力场)的变化作出反应的一门力学分支。

所谓的岩石是指由矿物和岩屑在长期的地质作用下，按一定规律聚集而成的自然体。

由于成因的不同，岩石可分成火成岩、沉积岩、变质岩三大类。

岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。

通常认为岩体是由岩石和结构面组成。

所谓的结构面是指没有或者具有极低抗拉强度的力学不连续面，它包括一切地质分离面。

这些地质分离面大到延伸几公里的断层，小到岩石矿物中的片理和解理等。

从结构面的力学来看，它往往是岩体中相对比较薄弱的环节。

因此，结构面的力学特性在一定的条件下将控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形。

【例题1】岩石按其成因可分为( )三大类。

A. 火成岩、沉积岩、变质岩B. 花岗岩、砂页岩、片麻岩C. 火成岩、深成岩、浅成岩D. 坚硬岩、硬岩、软岩答案：A【例题2】片麻岩属于( )。

A. 火成岩B. 沉积岩C. 变质岩答案：C【例题3】在一定的条件下控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形的是( )。

A. 岩石的种类B. 岩石的矿物组成C. 结构面的力学特性D. 岩石的体积大小答案：C二、岩石的基本物理力学性质及其试验方法(一)岩石的质量指标与岩石的质量有关的指标是岩石的最基本的，也是在岩石工程中最常用的指标。

1 岩石的颗粒密度(原称为比重)岩石的颗粒密度是指岩石的固体物质的质量与其体积之比值。

岩石颗粒密度通常采用比重瓶法来求得。

其试验方法见相关的国家标准。

岩石颗粒密度可按下式计算2 岩石的块体密度岩石的块体密度是指单位体积岩块的质量。

按照岩块含水率的不同，可分成干密度、饱和密度和湿密度。

第一章绪论一、岩石物理学1、定义：是专门研究岩石的各种物理性质及其产生机制的一门学科。

2、研究方法：观察、实验、归纳、总结3、主要困难：岩石是混合物；多尺度系统；观测条件偏离实际条件二、研究尺度1、有关岩石研究的尺度问题：矿物的组成、性质、含量；矿物的分布、胶结情况；矿物间的孔隙度及孔隙流体等。

推论：岩石的物理性质与测量的尺度有关2、分类：矿物尺度：研究各个矿物的性质、矿物与矿物之间相互的接触几何等岩石尺度：研究由多个矿物组成的岩石，在此尺度下，矿物的性质被平均掉了，取而代之的是岩石的性质岩体尺度：研究不仅包括了完整的岩石，而其还包括了岩石的组合，包括岩石的节理等间断面地质尺度：为各级尺度性质的高度且复杂的综合。

而地质现象是由矿物、岩石、岩体和构造运动的总体所决定的。

第二章基础知识和基础概念第一节矿物学和岩石学基础1、矿物：在地质作用下形成的天然单质或化合物，具有相对固定的化学成分、物理性质和结晶构造，是岩石和矿石的基本组成部分。

2、矿物的特点：天然产出、无机作用形成、均匀的固体（具有确定的或在一定范围内变化的化学成分和分子结构，其均匀性表现在不能用物理的方法把其分成在化学上互不相同的物质，这是矿物与岩石的根本区别。

）3、粘土：是一种颗粒非常细的天然沉积物或软岩石，由直径小于0.05mm的颗粒组成。

4、骨架：泛指岩石中除泥质之外的固体部分第二节多空介质及其描述一、比面1、定义：单位体积的岩石内，骨架（或叫颗粒）的总表面积；或单位体积的岩石内，总孔隙的内表面积。

S=A/Vｂ2、实质：反映了单位外表体积岩石中所饱和的流体与岩石骨架接触面积的大小。

反映了岩石骨架的分散程度，比面越大，骨架分散程度越大，颗粒也越细，渗流阻力越大。

3、影响因素：颗粒大小、形状、排列方式、胶结物含量颗粒越小 S越大孔隙度越大 S越小胶结物含量越高 S越小二、曲折度三、压缩性系数第三节岩石的孔隙度一、孔隙度1、孔隙度是表征岩石储集特征或能力的参数2、孔隙分类：（1）按大小：超毛管、毛细管、微毛细管（2）按连通状况：连通孔隙、孤立孔隙-死孔隙（3）按储渗性能：有效孔隙、无效孔隙只有相互连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙是有效的油气储渗空间，微毛细管孔隙和死孔隙都是无意义的3、孔隙度：岩石孔隙体积与岩石的外表体积之比4、孔隙度分类：绝对孔隙度有效孔隙度流动孔隙度绝对 > 有效 > 流动二、双重孔隙度1、定义：含有裂缝-孔隙或溶洞-孔隙的储层岩石称为双重孔隙介质，简称双重介质。

岩石物理参数测量方法与应用概述岩石物理参数的精确测量对于地质工程、油气勘探和地震学等领域具有重要意义。

岩石物理参数既包括地球物理学中常见的弹性参数，如波速和密度，也包括微观结构参数，如孔隙度和渗透性等。

本文将介绍一些常用的岩石物理参数测量方法及其在实际应用中的意义。

弹性参数测量弹性参数是岩石物理学中最基本的参数之一，通常通过声波测量得到。

常见的测量方法包括传统的超声波测量、岩石样品切割成薄片后的声波测量以及岩芯样品的声波测量。

这些方法能够提供岩石中纵波速度（P波速度）和横波速度（S波速度）等参数，从而帮助地质工程师了解地下岩石结构和岩石的强度特性。

岩石物理参数在地质工程中的应用地质工程是利用岩石物理参数对地下岩石结构和特性进行分析和评估的学科。

岩石物理参数的精确测量对于地下建筑、堡垒工程和水库工程等具有重要意义。

通过测量岩石的弹性参数，可以预测岩石的稳定性，从而为地质工程师提供决策依据。

此外，岩石物理参数的测量还可以评估岩石的渗透性和孔隙度等参数，为地下水资源的勘探和管理提供帮助。

岩石物理参数在油气勘探中的应用油气勘探是岩石物理学的另一重要领域。

岩石物理参数的测量可以帮助勘探人员评估地下岩石中的油气储量和分布。

通过测量岩石的声波速度和密度等参数，可以估计岩石中的孔隙度和饱和度等参数，从而对油气勘探提供重要参考。

此外，岩石物理参数的测量也可以帮助勘探人员优化钻探方案，减少勘探成本和风险。

岩石物理参数在地震学中的应用地震学是研究地球内部结构和地震波传播的学科。

岩石物理参数的测量对于理解地震波在不同岩石中的传播性质和岩石中的地震波速度衰减等现象至关重要。

通过测量岩石的声波速度和密度等参数，地震学家可以推断地球内部的结构和物理特性，为地震学模拟和地震监测提供重要参考。

结语岩石物理参数的测量方法和应用涉及了多个领域，包括地质工程、油气勘探和地震学等。

通过精确测量岩石的弹性参数和微观结构参数，我们可以更好地理解地下岩石的特性和结构，为工程建设和自然灾害研究提供必要的参考。

岩石力学参数测量与分析方法引言岩石作为地球上最常见的固体物质之一，在地质、矿产资源开发以及工程建设中起着至关重要的作用。

了解岩石的力学性质和参数，对于地质灾害的预测和工程设计的可靠性具有重要意义。

本文将介绍一些常用的岩石力学参数测量与分析的方法，为相关领域的研究人员和工程师提供参考。

一、应力-应变曲线的测量与分析方法应力-应变曲线是描述岩石在外力作用下的变形行为的重要参数。

常用的测量方法包括压力试验、拉伸试验、剪切试验等。

其中，剪切试验是一种常用的测量岩石力学参数的方法。

在剪切试验中，通过施加一个水平剪切力和一个垂直压力，测量岩石样本在剪切力下的变形情况。

然后，根据变形和应力之间的关系，可以得到应力-应变曲线。

曲线的形状和斜率可以反映岩石的强度和变形能力。

二、弹性模量的测量与分析方法弹性模量是岩石力学中最基本的参数之一，它描述了岩石对外力作用下的弹性变形能力。

常用的测量方法包括静力弹性模量测定和动力弹性模量测定。

静力弹性模量测定方法主要是通过施加不同大小的压力或拉伸力，测量岩石样本的应力和应变关系，得到弹性模量。

而动力弹性模量测定方法主要是通过地震波传播的速度和岩石的密度来计算弹性模量。

三、抗压强度的测量与分析方法抗压强度是岩石力学中评价岩石抵抗外力压缩的能力的重要参数。

传统的抗压强度测量方法是在实验室中进行压力试验。

在压力试验中，岩石样本被垂直施加压力，然后记录岩石破裂的压力值。

除了传统方法外，近年来还出现了一些新的测量方法，如非接触式测量方法和声波测量方法。

这些方法不仅提高了测量的准确性，还能够在线实时监测岩石的抗压强度。

四、剪切强度的测量与分析方法剪切强度是岩石力学中评价岩石抵抗剪切破坏的能力的重要参数。

常用的剪切强度测量方法包括剪切试验和直剪试验。

剪切试验是一种常用的测量剪切强度的方法。

在剪切试验中，岩石样本在剪切力的作用下发生破坏，通过记录岩石破坏的剪切力值和剪切位移，可以计算剪切强度。

岩石物理性质与勘察方法岩石是地球表面和地壳中最常见的物质，它们具有多种物理性质和特征。

岩石物理性质的研究对于地质勘察和资源开发具有重要的意义。

本文将介绍岩石的物理性质以及用于勘察的各种方法。

一、岩石物理性质的分类和特征岩石物理性质可以分为弹性性质、导电性质、热物性和磁性等多种类型。

其中，弹性性质是研究岩石力学行为最基本的性质。

岩石的弹性性质主要包括弹性模量、泊松比和密度等。

弹性模量是衡量岩石变形能力的物理量，通常分为弹性模量、剪切模量和体积模量。

弹性模量越大，岩石的抗变形能力就越强。

泊松比是岩石在受外力作用下体积变形与形变的关系，它描述了岩石的压缩性与膨胀性。

密度是指物质单位体积的质量，可以用来研究岩石的物质组成和结构。

导电性质是指岩石对电流的传导能力。

不同类型的岩石具有不同的导电性质，如导电性、介电性和绝缘性。

通过测量岩石的电导率和电阻率等参数，可以了解岩石成分、孔隙结构和矿物质的分布情况。

热物性是指岩石对热的传导、扩散和吸收能力。

岩石的热传导率、热膨胀和热容等性质对岩石的温度变化和热力学过程具有重要影响。

磁性是指岩石在外加磁场中的响应能力。

磁性是一种重要的地球物理性质，通过测量岩石的磁化率和磁滞回线等参数，可以揭示岩石中的磁性矿物和构造特征。

二、岩石物理性质的测量方法1. 弹性性质的测量方法弹性性质是岩石的重要力学特性，其测量方法主要包括静态实验法、动态实验法和地震勘探。

静态实验法通过进行压缩试验、拉伸试验和剪切试验等，测量岩石的弹性模量和泊松比等参数。

动态实验法通过利用冲击波或声波等物理现象，间接测量岩石的弹性模量和泊松比等性质。

地震勘探是利用地震波在地下传播的原理，通过记录地震波的传播速度和幅度等信息，反推岩石的弹性特性。

2. 导电性质的测量方法导电性质是岩石电磁特性的一种表现形式，其测量方法主要包括直流电法、交流电法和电磁法。

直流电法是通过测量岩石对直流电流的电阻和电导率等参数，来推断岩石的导电特性和电阻分布。

第二讲岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之二)一、内容提要：本讲主要讲述岩石的变形特性、强度理论二、重点、难点：岩石的应力-应变曲线分析及岩石的各种强度理论。

三、讲解内容：四、岩石的变形特性与岩石的强度特性一样，岩石的变形特性也是岩石的重要力学特性。

只有对岩石的变形特性的变化规律有了足够的了解，才能应用某些数学表达式描述岩石的变形特性，进而运用这些表达式计算岩石在外荷载作用下所产生的变形特性，并评价其稳定性。

在实际的工程中，经常遇到岩石在单轴和三轴压缩状态下的变形问题。

(一)岩石在单向压缩应力作用下的变形特性1. 岩石在普通试验机中进行单向压缩试验时的变形特性岩石的变形特性通常可从试验时所记录下来的应力-应变曲线中获得。

岩石的应力-应变曲线反映了各种不同应力水平下所对应的应变(变形)规律。

以下先介绍具有代表性的典型的应力-应变曲线。

1)典型的岩石应力-应变曲线分析图15-1-17例示了典型的应力-应变曲线。

根据应力-应变曲线的变化，可将其分成OA，AB，BC三个阶段。

三个阶段各自显示了不同的变形特性。

(1)OA阶段，通常被称为压密阶段。

其特征是应力-应变曲线呈上凹型，即应变随应力的增加而减少。

形成这一特性的主要原因是存在于岩石内的微裂隙在外力作用下发生闭合所致。

(2)AB阶段，也就是弹性阶段。

从图15-1-17可知，这一阶段的应力-应变曲线基本呈直线。

若在这一阶段卸荷的话，其应变可以恢复，由此可称为弹性阶段。

这一阶段常用两个弹性常数来描述其变形特性。

即弹性模量E和泊松比。

所谓弹性模量，是指应力—应变曲线中呈直线阶段的应力与应变之比值(或者是该曲线在直线段的斜率)被称作平均模量。

就模量的概念而言，岩石的模量还有初始模量、切线模量、割线模量等。

在岩石力学中比较常用的是平均弹性模量E和割线模量E50，E50是指岩石峰值应力一半的应力、应变之比值，其实质代表了岩石的变形模量。

所谓泊松比，是指在弹性阶段中，岩石的横向应变与纵向应变比之值。

《岩石学》章节笔记第一章绪论一、岩石学的研究内容与意义1. 研究内容岩石学主要研究以下几方面内容：（1）岩石的成因：探讨岩石的形成过程、形成条件及其地球化学背景。

（2）岩石的分类：根据岩石的成因、成分、结构、构造等特征进行分类。

（3）岩石的分布规律：研究岩石在地壳中的分布特征及其与地质构造的关系。

（4）岩石的演变过程：分析岩石在地质历史中的演化序列及其与地球动力学过程的关系。

（5）岩石的物理化学性质：研究岩石的硬度、密度、磁性、电性等物理性质和化学成分。

（6）岩石与地质作用的关系：探讨岩石在地质作用过程中的角色和作用。

2. 研究意义（1）基础科学意义：岩石学是地球科学的基础学科，对于理解地球的形成、演化和发展具有重要意义。

（2）资源勘查：岩石学为矿产资源勘查提供理论指导，帮助寻找金属、非金属、能源等资源。

（3）环境监测：岩石学在地质环境评价、污染监测和治理方面具有重要作用。

（4）灾害防治：岩石学研究有助于预测和防治地质灾害，如滑坡、泥石流、地震等。

二、岩石学的基本概念与分类1. 基本概念（1）矿物：具有固定化学成分和晶体结构的天然物质，是构成岩石的基本单元。

（2）岩石：由一种或多种矿物组成的自然集合体，是地壳的基本组成部分。

（3）岩浆：地球内部高温、高压条件下形成的熔融或部分熔融的岩石物质。

（4）变质作用：原有岩石在温度、压力和化学成分变化的影响下，发生物理和化学性质改变的过程。

（5）沉积作用：地表物质在流体（水、风、冰）的作用下，搬运、沉积和固结成岩的过程。

2. 岩石分类（1）按成因分类：- 岩浆岩（火成岩）：由岩浆冷却凝固形成的岩石。

- 沉积岩（水成岩）：由沉积物堆积、压实、胶结形成的岩石。

- 变质岩：由原有岩石在变质作用下形成的岩石。

（2）按成分分类：- 酸性岩：富含二氧化硅的岩石，如花岗岩。

- 中性岩：二氧化硅含量中等的岩石，如闪长岩。

- 基性岩：二氧化硅含量较低的岩石，如辉长岩。

- 超基性岩：二氧化硅含量很低的岩石，如橄榄岩。

岩石物理学讲义一、内容简介本课程是地球物理探测专业的一门专业课。

课程目的是通过各种教学环节，使学生正确认识和理解地球中岩石的诸多物理性质(尤其是岩石的弹性性质)与岩石本身特性间的一些基本关系，熟悉基本的岩石物理概念和理论，了解获取岩石物理性质的一些基本方法和岩石物理参数应用方面的知。

为以后从事与地震勘探、资源环境和地质灾害方面的工作和科学研究打下基础。

本课程内容主要针对油气地球物理探测领域，其中包括：岩石物理学的基本概念，基本理论知识，实验过程和技术，岩石的分类和特点、岩石的孔隙和裂隙、岩石中的流体和流动、岩石的弹性和波的传播衰减、岩石的电学和热学性质，以及岩石特性在地震勘探中的应用。

三、课程安排第一章引言（2学时）岩石物理学的概念及发展概况、研究意义和应用方向，本课程的特点和安排。

第二章地球上的岩石（2学时）地球上的岩石和矿物，岩石的分类和特点；油气储层岩石的特点。

第三章储层岩石的多孔特性（4学时）岩石的骨架、密度，孔隙、裂隙和孔洞，孔隙率、裂隙的基本概念，孔隙和裂隙的几何形态，相关的介质模型。

孔隙中的流体，流体的流动，饱和度和渗透率，双相介质中的概念第四章岩石的弹性（4学时）岩石应力－应变概念，岩石的弹性常数，岩石的各向异性和理论。

第五章岩石中弹性波速度和衰减（10学时）岩石中的弹性波传播的基本概念，波在分界面上的反射和折射，岩石的速度各向异性，波速和衰减的实验测试原理和技术，弹性波传播衰减的基本知识，衰减实验测试的结果，衰减机制和理论第六章岩石速度的影响因素（10学时）岩石速度的影响因素定性描述，波速与岩石物性的经验关系；孔隙、压力温度、流体等因素的影响，速度的各向异性第七章流体饱和岩石中波的传播（8学时）有效介质模型，流体置换方程，Biot理论和实验观测第八章岩石的其它物理性质（6学时）岩石的电学性质，岩石的热学性质，核磁共振第九章石油地球物理中的应用（2学时）地震勘探中的应用，测井中的应用。

岩石物理性质测量与分析方法研究岩石物理性质的测量与分析是地质学、工程学等领域中的重要研究内容。

通过对岩石的物理性质进行测量与分析，可以帮助我们了解岩石的构造、成分及其他特征，进而为工程设计、矿产资源勘探等提供依据。

本文将从岩石物理性质的测量方法和分析过程两个方面进行探讨。

一、岩石物理性质的测量方法1. 弹性模量的测量弹性模量是描述岩石变形特性的重要参数，常用的测量方法有超声波法、固体压缩法等。

超声波法利用超声波在岩石中传播的速度与岩石的密度和弹性模量之间的关系进行测量。

固体压缩法则通过施加外力对岩石进行压缩，测量压缩应力与压缩应变之间的关系来确定岩石的弹性模量。

2. 密度的测量岩石的密度是衡量其物质分布紧密程度的重要指标，常用的测量方法有重力法、吸水法和气体置换法等。

重力法通过测量岩石在重力场中的受力变化来确定其密度。

吸水法则通过岩石吸水的程度来反映其孔隙度及含水率，进而得出密度。

气体置换法则利用气体对岩石孔隙进行渗透以测定岩石的体积，通过质量除以体积得到岩石的密度。

3. 磁性的测量岩石的磁性是研究岩石中矿产资源分布的重要信息，常用的测量方法有磁化率测量法和剩磁测量法等。

磁化率测量法通过测量岩石在磁场中的磁化程度来反映其磁性特征。

剩磁测量法则通过对岩石中自然剩磁强度的测定，揭示岩石中的磁性矿物分布情况。

二、岩石物理性质的分析过程岩石物理性质的测量只是第一步，对测得的数据进行分析和解释才能真正了解岩石的性质。

岩石物理性质的分析过程包括数据处理和解释模型构建两个方面。

1. 数据处理数据处理是为了减少误差、提高数据质量而进行的处理过程。

常用的数据处理方法有滤波、平滑和插值等。

滤波可以去除数据中的噪声，平滑可以减小数据的变动性，插值可以填补数据中的缺失值。

2. 解释模型构建解释模型构建是对岩石物理性质测量数据进行解释与分析的过程。

根据测得的数据，可以建立相应的物理模型来描述岩石的性质。

常用的解释模型有地震反演模型、电磁模型和重力模型等。

岩石力学复习重点第一章、绪论1. 岩石材料的特殊性：岩石材料不同于一般的人工制造的固体材料，岩石经历了漫长的地质构造作用，内部产生了很大的压应力，具有各种规模的不连续面和孔洞，而且还可能含有液相和气相，岩石远不是均匀的、各向同性的弹性连续体。

2. 岩石与岩体的区别：（1）岩石：是组成地壳的基本物质，他是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。

（2）岩体：是指一定工程范围内的自然地质体，他经历了漫长的自然历史过程，经受了各种地质作用，并在地应力的长期作用下，在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹如不整合褶皱断层层理节理劈理等不连续面。

重要区别就是岩体包含若干不连续面。

起决定作用的是岩体强度，而不是岩石强度。

3. 岩体结构的两个基本要素：结构面和结构体。

结构面即岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面，包括物质的分界面与不连续面。

被结构面分割而形成的岩块，四周均被结构面所包围，这种由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体称为结构体。

第二章岩石的物理力学性质1. 名词解释：孔隙比：孔隙的体积（Vv）与岩石固体的体积的比值。

孔隙率：是指岩石试样中孔隙体积与岩石总体积的百分比。

吸水率：干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量与岩石干重量之比的百分率。

其大小取决于岩石中孔隙数量多少盒细微裂隙的连通情况。

膨胀性：是指岩石浸水后体积增大的性质。

崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结力，完全丧失强度时的松散物质的性质。

扩容：岩石在压缩载荷作用下，当外力继续增加时，岩石试件的体积不是减小，而是大幅度增加的现象。

蠕变：应力恒定，变形随时间发展。

松弛：应变恒定，应力随时间减少。

弹性后效：在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。

长期强度：当岩石承受超过某一临界应力时，其蠕变向不稳定蠕变发展，当小于该临界值时，其蠕变向稳定蠕变发展，称该临界值为岩石的长期强度。

2. 岩石反复冻融后强度下降的原因：①构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时由于矿物的涨缩不均而导致岩石结构的破坏；②当温度减低到0C以下时岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约9%会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏。