3岩石力学性质及强度
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岩浆岩的工程性质评述岩浆岩的工程地质性质主要与岩浆凝固时的环境条件有关,不同成因条件,其矿物成分、结构、构造和产状差别很大,岩石颗粒间的连接力也有很大差异。
(1)侵入岩:是岩浆在地下缓慢冷凝结晶生成的,矿物结晶良好,颗粒之间连接牢固,多呈块状构造。
因此,侵入岩孔隙率低、抗水性强、力学强度及弹性模量高,具有较好的工程性质。
常见的侵入岩有花岗岩、闪长岩及辉长岩等。
从矿物上看,石英、长石、角闪石及辉石的含量越多,岩石强度越高,云母含量增加使岩石强度降低。
从结构上看,晶粒均匀细小的岩石强度高,粗粒结构及斑状结构岩石强度相对较低。
(2)喷出岩:是岩浆喷出地表后迅速冷凝生成的,由于地表条件复杂,使喷出岩具有很不相同的地质特征。
具有隐晶质结构、致密块状构造的粗面岩、安山岩、玄武岩等,工程性质良好,其强度甚至可大于花岗岩。
但当这类岩石具有明显的流纹、气孔构造或含有原生节理时,工程性质变差,孔隙度增加,抗水性降低,力学强度及弹性模量减小。
在具体评述岩浆岩的工程性质时,还必须充分考虑它的节理发育程度及风化程度。
沉积岩的工程性质评述沉积岩具有层理构造,层状及层理对沉积岩工程性质的影响主要表现为各向异性。
因此,沉积岩的产状及其与工程建筑物位置的相互关系对建筑物的稳定性影响很大。
同时由于组成岩石的物质成分不同,也具有不同的工程地质特征。
(1)碎屑岩:是碎屑颗粒被胶结构胶结在一起而形成的岩石。
它的工程性质主要取决于胶结物成分、胶结方式。
从胶结物成分看,按硅质、钙质、铁质、粘土质的顺序,强度依次降低。
从胶结方式看,基底式胶结的岩石胶结紧密,强度较高,受胶结物成分控制;孔隙式胶结岩石的工程性质与碎屑颗粒成分、形状及胶结物成分有关,变化很大;接触式胶结岩石的孔隙度大,透水性强,强度低。
(2)粘土岩:是工程性质最差的岩石之一。
粘土岩强度低、抗水性差、亲水性强。
当粘土岩有较多节理、裂隙时,一旦遇水浸泡,工程性质迅速恶化,常产生膨胀、软化或崩解。
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亲密相关,因此有必要讨论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许多,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。
要讨论这些简单因素对岩石力学性质的影响,只能在试验艾博希室内严格掌握某些因素的状况下进行。
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。
通常首先讨论在常温、常压(即室温与通常大气压)条件下岩石的力学性质,然后再考虑其他影响因素下岩石的力学性质。
这样才能渐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转变造成的。
所谓脆性与延性至今尚无非常明确的定义。
一'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,或直接进展为延性流淌。
所谓延性流淌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%为过渡状况。
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,而必需在肯定的围压作用厂(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)非常简单,一般均不采纳。
普退采纳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。
假如上下垫块是带孔可渗透的,亦可通入孔隙流体压力以讨论孔隙压力的影响。
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。