岩石的主要物理性质和力学性质

岩石力学岩石的物理性质 一、 岩石的分类火成岩：侵入岩和喷出岩。

沉积岩：砂岩（95%的油气储量）、页岩（待开采，如页岩气、煤层气）、石灰岩。

变质岩：不含油气。

二、 岩石的强度主要取决于：组成其矿物的强度、连接结构形式、岩石的结构和整体构造、胶结物的成分和胶结方式 三、岩石的物理性质孔隙度、渗透率、可压缩性、导电性、传热性的总称。

1、 孔隙度：绝对孔隙度：φ = V 孔/V 岩总 孔隙度越高，岩石的力学性质越差。

有效孔隙度： φ有效 =V 连通/V 孔总。

2、 渗透性：在一定压力作用下，孔隙具有让流体（油、气、水）通过的性质。

其大小用渗透率来描述，反映了流体在岩石孔隙中流动的阻力的大小。

达西定律：A LhK Q ∆=φ...K Φ——反应岩石性质系数 含义：以粘度为1厘泊的流体完全饱和于岩石孔隙中，在1个大气压差的作用下，以层流的方式用过截面积为1cm 2,长度为1cm 的岩样时，其流量为1cm 3/s 。

则渗透率为1达西（D ）。

3、 岩石中的油、气、水饱和度。

…4、 岩石的粒度组成和比表面积：粒度组成的分析方法：筛分析法和沉降法。

通过粒度得孔隙度。

比表面积：单位体积岩石内颗粒的总表面积。

通过粒度组成估算比面。

孔隙度、粒度、比表三者之二求一岩石的力学性质岩石的类型、组成成分、结构构造、围压、温度、应变率、载荷等对其力学性质都有影响 一、 岩石变形性质的基本概念1、 弹性：… 基本弹性参数E 、υ。

2、 塑性3、 黏性：物体受力后，变形不能在瞬时完成，且应变率随应力的增加而增加的性质。

4、 脆性：受力后变形很小就发生破裂的性质。

（ε>5%就发生破裂的称为塑性材料,小于的称脆性材料）5、 延性：发生较大塑性变形，但不丧失其承载能力的性质。

岩石在常温，常压下，并不是理想的弹性或塑性材料，而是几种的复合体，如塑弹性、塑弹塑、弹塑蠕。

其本构关系略。

6、常温常压下岩石的典型应力-应变曲线：（重点）OA---塑性，应力增加快，但应变增加不多。

知识归纳整理岩石的基本物理力学性质岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是岩体力学中研究最早、最完善的力学性质。

岩石密度：天然密度、饱和密度、质量指标密度、重力密度岩石颗粒密度孔隙性孔隙比、孔隙率含水率、吸水率水理指标渗透系数抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率抗冻性抗冻性系数单轴抗压强度单轴抗拉强度抗剪强度三向压缩强度岩石的基本物理力学性质◆岩石的变形特性◆岩石的强度理论试验想法参照标准：《工程岩体试验想法标准》（GB/T50266-99）。

第二章岩石的基本物理力学性质第一节岩石的基本物理性质第二节岩石的强度特性第三节岩石的变形特性求知若饥，虚心若愚。

第四节岩石的强度理论回顾----岩石的基本构成岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，普通而言，大部分新鲜岩石质地均坚硬致密，空隙小而少，抗水性强，透水性弱，力学强度高。

岩石是构成岩体的基本组成单元。

相对于岩体而言，岩石可看作是延续的、均质的、各向同性的介质。

岩石的基本构成：由组成岩石的物质成分和结构两慷慨面来决定的。

回顾----岩石的基本构成一、岩石的物质成分●岩石是自然界中各种矿物的集合体。

●岩石中主要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。

●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。

●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响，各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。

回顾----岩石的基本构成二、岩石的结构是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、性状、罗列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。

其中，以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。

回顾----岩石的基本构成●岩石结构连结结晶连结和胶结连结。

结晶连结：岩石中矿物颗粒经过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。

岩石的物理性质与性质分析岩石是地球表面最常见的地质材料之一，其物理性质和性质分析对于地质学研究以及工程建设都起到至关重要的作用。

本文将对岩石的物理性质进行介绍，并探讨如何对岩石的性质进行分析。

一、岩石的物理性质1. 密度密度是岩石的重要物理性质之一，通常用质量与体积的比值表示。

岩石的密度不仅与岩石的成分有关，还与其孔隙度和结构形态等因素密切相关。

不同类型的岩石其密度差异较大，例如火山岩的密度一般较低，而花岗岩和玄武岩的密度相对较高。

2. 弹性模量弹性模量是衡量岩石抗弹性变形能力的重要指标，通常用应力与应变的比值表示。

弹性模量可分为体积弹性模量、剪切模量和弯曲模量等。

不同类型的岩石其弹性模量也不同，例如砂岩的弹性模量相对较低，而页岩和石灰岩的弹性模量相对较高。

3. 磁性岩石的磁性是指岩石在外磁场作用下表现出的磁特性。

大部分岩石都具有不同程度的磁性，但具体的磁性表现与岩石的成分、结构以及成岩过程等因素有关。

通过对岩石的磁性分析，可以了解地质历史和构造变形。

4. 热性质岩石的热性质包括导热性、热膨胀系数和热导率等。

岩石的导热性取决于其成分、密度和孔隙度等因素，而热膨胀系数则决定了岩石在温度变化下的体积变化。

热导率是指岩石传导热量的能力，与岩石的矿物含量和孔隙度等因素有关。

二、岩石性质分析方法1. 物理试验常用的岩石性质分析方法之一是物理试验，包括密度测定、弹性模量测定和磁性测定等。

密度测定可通过称重和容器体积测量来完成，而弹性模量的测定通常使用弹性波速度的测量方法。

磁性测定则需要使用磁化强度计等仪器完成。

2. 岩心实验岩心是由地下取得的连续岩石样本，在岩石性质分析中起到非常重要的作用。

通过对岩心的观察和实验室分析，可以了解岩石的颜色、质地、孔隙度、矿物组成等特征，从而推测岩石的物理性质。

3. 地球物理勘探地球物理勘探是一种通过地球物理方法研究地壳结构和性质的方法。

它包括地震勘探、电磁测深、重力测量和磁力测量等。

岩石的工程地质性质包括岩石的物理性质、水理性质和力学性质。

影响岩石工程地质性质的因素，主要是岩石的矿物成分、结构、构造及岩石的风化程度等方面。

岩石的物理性质是岩石的基本工程性质，主要指岩石的重量性质和孔隙性质，包括岩石的比重、重度、密度、孔隙度、孔隙比等指标。

（1比重岩石的固体部分（不含孔隙的重力与同体积的水在4C时重力的比值称为岩石的比重。

（2重度也即岩石的重力密度，是指岩石单位体积的重力。

数值上等于岩石试件的总重力（含孔隙中水的重力与其总体积（含孔隙体积之比。

（3密度岩石的密度指的是岩石单位体积的质量。

2.3.2岩石的孔隙性质岩石的孔隙性反映的是岩石中各种孔隙（包括裂隙的发育程度，一般用孔隙度表示。

岩石的孔隙度指的是岩石中孔隙（含裂隙的体积与岩石总体积的比值，常用百分数表示。

2.4岩石的水理性质2.4.1岩石的吸水性(1吸水率岩石在常压下的吸水能力称为岩石的吸水率。

在常压下，将岩石浸入水中充分吸水，被岩石吸收的水分的重力与干燥岩石的重力之比的百分数即表示吸水率。

(2饱水率岩石在高压(15MPa或真空条件下的吸水能力称为岩石的饱水率。

也是以岩石吸收的水分的重力与干燥岩石的重力之比的百分数来表示。

(3饱水系数岩石的吸水率与饱水率之比称为饱水系数。

2.4.2岩石的透水性■岩石允许水透过的能力称岩石的透水性。

岩石的透水性可用渗透系数(K来表示。

渗透系数一般由室内或野外试验所测得。

243岩石的溶解性■岩石溶解于水的性质称为岩石的溶解性。

岩石的溶解性常用溶解度或溶解速度来表示。

244岩石的软化性£岩石浸水后强度和稳定性降低的性质称为岩石的软化性。

岩石的软化性可用软化系数来表示。

软化系数等于岩石在饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下的极限抗压强度的比值。

245岩石的抗冻性岩石的这种抵抗水冻结所造成破坏的能力称为岩石的抗冻性。

表示抗冻性的指标一般用岩石的强度损失率和重量损失率来表示。

通常是岩石的饱水系数小，则抗冻性就强；而岩石的软化系数大，则抗冻性也强.2.5岩石的力学性质2.5.1岩石的变形指标(1弹性模量应力与弹性应变的比值称为弹性模量。

1 岩石的物理力学性质岩石是由固体相、液体相和气体相组成的多相体系。

理论认为，岩石中固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用决定了岩石的性质。

在研究和分析岩石受力后的力学表现时，必然要联系到岩石的某些物理性质指标。

岩石物理性质：岩石由于其固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用所表现出来的性质。

主要包括基本物理性质和水理性质。

岩石在受到外力作用下所表现出来的性质称为岩石的力学性质。

岩石的力学性质主要有变形性质和强度性质，在静荷载和动荷载作用时，岩石的力学性质是有所不同的，表现在性质指标的差异上。

岩石的物理力学性质通常通过岩石物理力学性质测试才能确定。

1.1 岩石的基本物理性质指标反映岩石组分及结构特征的物理量称为岩石的物理性质指标，这里主要是指一些基本属性：密度、比重、孔隙性、水理性等。

反映了岩石的组分和三相之间的比例关系。

为了测定这些指标，一股都采用岩样在室内作试验，，必要时也可以在天然露头上或探洞(井)中进行现场试骀。

在选用岩样时应考虑到它们对所研究地质单元的代表性并尽可能地保持其天然结构。

最好采用同一岩样逐次地测定岩石的各种物理性质指标。

下面分述各种物理性质指标。

1.1.1 岩石的密度和重度(容重)1、定义密度：单位体积岩石(包括岩石内空隙体积在内)所具有的质量。

重度(容重)：单位体积岩石所受的重力。

2、计算式 密度：VM =ρ(g/cm 3，t/m 3) 容重度：VMg V W ==ρ(kN/m 3) 密度与重度的关系：γ=ρg 。

上述各式中，M —岩石质量；W —岩石重量；V —岩石体积(包括空隙在内)；g 为重力加速度，g=9.8m/s 2，工程上一般取10m/s 2。

密度与容重的种类：天然密度ρ、干密度ρd 、饱和密度ρsat 。

天然密度与干密度的关系：ρ=ρd (1+0.01ω)(ω为含水率，以百分数计)。

3、影响因素影响岩石密度大小的因素：矿物成分、孔隙及微裂隙发育程度、含水量。

石油工程岩石力学石油工程岩石力学是石油工程领域中的一个重要分支，它涉及到岩石在石油开采和开发中的应力变形特性、岩石破坏机理、岩石力学参数等方面的理论和实验研究。

岩石力学研究的最终目标是为石油开采提供可靠的技术支撑。

一、岩石的力学性质在石油工程领域中，岩石是非常重要的一个研究对象。

岩石的力学性质是岩石力学研究的核心，主要包括力学性质、物理性质和工程性质等方面。

1.力学性质岩石的力学性质包括弹性模量、剪切模量、泊松比和强度等。

其中，弹性模量表示了岩石在受力时的弹性变形程度，剪切模量表示了岩石受到剪切应力时的抗剪能力，泊松比表示了岩石在受到应力时体积变化与形变变化的比值，强度则是岩石耐受破坏的极限应力。

2.物理性质岩石的物理性质包括密度、孔隙度、渗透性、热传导性、电导率等方面。

这些性质对于岩石的开采和开发非常重要。

例如，密度和孔隙度可以用来计算岩石的体积和储量，渗透性可以评估岩石中流体的运移特性，热传导性和电导率可以用来预测岩石下的油气储层的温度和电磁性质。

3.工程性质岩石的工程性质包括可塑性、变形能量、破坏模式和采油性能等方面。

这些性质对于岩石的开采和开发技术具有实际意义。

例如，可塑性可以评估岩石的塑性变形特性，变形能量可以评估岩石的变形能力，破坏模式可以指导岩石开采中的破裂预测和控制，采油性能可以指导油气的生产和提高开采效率。

二、岩石力学参数的测定岩石力学参数的测定是岩石力学研究中的关键问题之一，它关系到研究的可靠性和成果的实用性。

岩石力学参数的测定方法包括试验室测定和现场测定两种。

1.试验室测定试验室测定是一种传统的岩石力学参数测定方法，它包括标准试验和特殊试验两种。

标准试验包括压缩试验、引张试验和剪切试验等，通过标准试验可以获得岩石的弹性模量、剪切模量、泊松比和强度等力学参数。

特殊试验包括三轴试验、比较试验、应力波传播试验等，可以获得岩石的动态特性及其耐久性等参数。

2.现场测定现场测定是一种新兴的岩石力学参数测定方法，可以直接获取岩石在地质环境下的实际力学参数。

岩石的物理性质与性质分析岩石是地壳中主要的固体物质，由矿物粒子和胶结物质组成。

岩石的物理性质是指岩石在外部作用下所表现出的性质，包括密度、硬度、磁性、导电性等。

岩石的性质分析是对岩石物理性质的具体研究，通过对岩石的性质分析，可以更好地了解岩石的组成和结构，为勘探、开采和利用岩石资源提供参考。

1. 密度分析岩石的密度是指单位体积岩石的质量，通常以g/cm³或kg/m³为单位。

密度是岩石的一个重要物理性质，可以通过密度的测定来判断岩石的成分和结构。

常见的岩石密度范围在2.4-3.0g/cm³之间，不同种类的岩石其密度也会有所差异。

例如，花岗岩的密度较高，大理石的密度较低，通过密度分析可以区分不同种类的岩石。

2. 硬度分析岩石的硬度是指岩石抵抗外力破坏的能力，通常以莫氏硬度来表示。

莫氏硬度是一个用来标定矿物硬度的量值，取值范围从1到10，硬度越大表示矿物的抗压能力越强。

常见的岩石硬度在2-7之间，硬度较高的岩石如石英、玄武岩等在建筑和工程领域中有重要的应用。

通过硬度分析可以进行岩石分类和评价。

3. 磁性分析岩石的磁性是指岩石在外磁场作用下表现出的性质，包括磁化强度、剩磁、磁化率等。

岩石的磁性与岩石的矿物成分密切相关，一些含铁矿物的岩石具有较强的磁性。

通过磁性分析可以对岩石中的矿物组成和结构进行识别和研究，为地质勘探和矿产资源调查提供基础数据。

4. 导电性分析岩石的导电性是指岩石导电能力的强弱，不同类型的岩石具有不同的导电性。

一些含水的岩石、矿石等具有较好的导电性，通过导电性分析可以进行矿石探测和地下水勘探。

导电性分析还可以用于岩石的工程评价和建筑设计，对岩石的稳定性和耐久性进行评估。

综上所述，岩石的物理性质与性质分析对于岩石资源的开发利用具有重要的意义。

通过对岩石的密度、硬度、磁性和导电性等方面的分析，可以更加深入地了解岩石的成分和结构，为岩石资源的综合利用提供科学依据。