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煤系沉积岩应力-应变与应变-渗透率特征季小凯;郭建斌;邢同菊;谭希鹏【摘要】The characteristics of permeability of the sandstone of coal seam3 roof and red bed threatening the mining activities were analyzed by spot sampling and laboratory experiments on rock samples of No.3 Jining coal mine. The test results indicated that permeability of medium-coarse sandstone is the biggest, but that of mudstone is the smallest; Stress has great influence on the permeability in different ways which include closure in the normal direction and dilatancy effect of joints, stress dilatancy changes the permeability of rock significantly; strain-permeability curve of rocks displays lag of permeability peak value. The rock permeability changes acutely and unpredictably at phase of elastic-plasticity, however, there is a good agreement between permeability and volumetric strain. By summarizing and analyzing the experimentation results, permeability variation can be divided into 5 stages: stage of consolidation and closureof microfissures, stage of random expansion of microfissures, stage of propagation and cutthrough of fissures, stage of diastrophsm and sufficient development of fissures, and stage of secondary closure of fissures.%通过对济宁三号煤矿岩样进行现场采取和室内试验分析，探究对开采有威胁的3煤层顶板砂岩和红层的渗透率特征。
煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析孟召平;张娟;师修昌;田永东;李超【摘要】煤矿采空区岩体渗透性是煤矿采空区煤层气抽采设计的基本参数.从煤矿采空区岩体变形-破坏特征分析入手,通过理论分析研究了岩体渗透性与应力之间的耦合关系和模型,揭示了采空区岩体应力-应变和渗透性分布规律.研究结果表明:不同岩性岩石的渗透性在全应力-应变过程中为应变的函数,采空区岩体渗透性决定于岩体破坏程度和断裂的张开度,基于采空区岩体应力-应变导致断裂开度变化,推导了采空区岩体渗透系数与应力之间的三维关系与模型;应用FLAC3D计算软件,对采空区岩体应力-应变-渗透性进行了数值模拟计算,分析了采空区岩体的变形破坏的分区分带特征,在纵向上自上而下形成弯曲下沉带、断裂带和垮落带;在横向上划分为原岩应力区、超前压力压缩区、卸载应力区和岩体应力恢复区;揭示了采空区岩体渗透性分布与采空区岩体应力-应变和破坏规律相一致的特征.无论是垂直渗透系数比(Kz/Kz0),还是水平渗透系数比(Ky／Ky0),均随着距开采煤层垂直距离的增大,采空区岩体渗透性逐渐减小,且采空区边缘的渗透系数较大,采空区两侧煤柱区岩体渗透性显著降低.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)008【总页数】9页(P1997-2005)【关键词】煤矿采空区;应力-应变;破坏特征;渗透性【作者】孟召平;张娟;师修昌;田永东;李超【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北宜昌443002;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006【正文语种】中文【中图分类】P618.11随着煤层气勘探工作的不断深入，为保证煤层气勘探开发的持续性发展，抽采煤矿采空区煤层气，已成为煤矿区煤层气的重要资源之一。
第24卷 第23期岩石力学与工程学报 V ol.24 No.232005年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec.，2005收稿日期：2004–07–07；修回日期：2004–09–20基金项目：国家自然科学基金重大项目(50490270)；国家杰出青年科学基金资助项目(50225414)作者简介：王连国(1964–)，男，博士，1986年毕业于山东矿业学院采矿工程系采矿工程专业，现任教授、博士生导师，主要从事矿山工程力学、采矿工程等方面的教学与研究工作。
E-mail ：lgwang@ 。
岩石渗透率与应力、应变关系的尖点突变模型王连国，缪协兴(中国矿业大学 理学院，江苏 徐州 221008)摘要：应用突变学理论，研究了试验全过程中渗透率与应力、应变之间的关系，建立了岩石渗透率与应力、应变关系的尖点突变模型。
实例分析表明：尖点突变模型用于描述渗流条件下岩石应力、应变关系是恰当的。
关键词：岩石力学；渗透率；应力；应变；尖点突变模型中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)23–4210–05CUSP CATASTROPHE MODEL OF RELATIONS AMONG PERMEABILITY ，STRESS AND STRAIN OF ROCKSWANG Lian-guo ，MIAO Xie-xing(School of Sciences ，China University of Mining and Technology ，Xuzhou 221008，China )Abstract ：Based on catastrophe theory ，the relations among rock permeability ，stress and strain in the whole test process are studied ；and a cusp catastrophe model of relations among permeability ，stress and strain of rock is established. Analysis of actual examples indicates that the model is appropriate to describe the relations among permeability ，stress and strain.Key words ：rock mechanics ；permeability ；stress ；strain ；cusp catastrophe model1 引 言岩石渗透性试验结果表明，在不同的应力–应变状态下岩石的渗透率不是常数，而是与应力状态和应变历史有关[1]。
岩石应变率计算公式岩石应变率是岩石在地质力学中的关键参数之一，它反映了岩石在外力作用下变形的速度。
首先，我们来介绍一下岩石应变的概念。
岩石应变是指岩石在受到外力作用下，发生变形或变化的程度。
岩石在变形过程中会发生应力的积累和释放，而应变率则是描述这种应力积累和释放速度的参数。
岩石应变率的计算公式是：ε=ΔL/L×100%，其中，ε表示岩石的应变率，ΔL表示岩石在受力作用下变形的位移量，L表示变形前的岩石长度。
岩石应变率的计算公式表明了岩石应变率与岩石的变形量和变形前的长度之间的关系。
岩石应变率的值可以是正值，也可以是负值。
当岩石受到外力作用而发生压缩变形时，岩石应变率为负值；当岩石受到外力作用而发生伸展变形时，岩石应变率为正值。
岩石应变率的计算公式还告诉我们，岩石应变率是一个百分比值。
这说明了岩石的应变率与其变形量的比例关系。
通过计算岩石的应变率，我们可以更直观地了解岩石在受力作用下的变形程度。
岩石应变率的计算不仅有助于理解地质构造的形成和演化过程，还可以指导岩石工程和地质灾害的预测和防治。
例如，在岩石工程中，我们可以通过计算岩石的应变率来评估岩石的稳定性，从而决定是否适合在该区域进行工程施工。
此外，在地质灾害的预测和防治方面，岩石的应变率也可以作为一项重要的指标，用于判断岩石的破坏程度和预测地质灾害的发生可能性。
综上所述，岩石应变率作为岩石变形的关键参数，具有重要的理论意义和实际应用价值。
通过计算岩石应变率，我们可以更加全面地了解岩石在受力作用下的变形情况，为岩石工程和地质灾害的预测和防治提供了有效的指导。
因此，在地质力学和岩石工程领域，研究和应用岩石的应变率将会对地质学和工程学的发展产生积极的影响。
岩体全应力应变曲线四个阶段
岩体全应力应变曲线通常分为四个阶段，分别是弹性阶段、塑性阶段、屈服阶段和断裂阶段。
1. 弹性阶段：在该阶段，岩石受到外力作用后会发生弹性变形，应力增加时岩石的应变也会随之增加，但是当外力消失时，岩石会恢复到原来的形态，不会发生形变。
这个阶段的特点是应力与应变成线性关系。
2. 塑性阶段：当外力增加到一定程度时，岩石的应变就会超过弹性极限，开始发生塑性变形。
此时，岩石的应力增加速度会逐渐降低，但应变会逐渐增加，形成应力与应变非线性关系的塑性区域。
3. 屈服阶段：当应力进一步增加时，岩石的应变速度开始加快，此时岩石的应力达到屈服极限，岩石的应变速度急剧增加，形成一段非常陡峭的曲线。
4. 断裂阶段：当应力继续增加时，岩石会发生断裂破裂，此时应力急剧降低，应变也急剧增加，形成一个突出的峰值。
这个阶段是岩石破裂的临界点，也是最重要的阶段。
- 1 -。
描述岩石的应力应变全过程曲线。
岩石的应力应变全过程曲线描绘了岩石在受力后发生的变形和强度变化。
以下是对这个曲线的描述：
1.开始阶段：在应力逐渐增加的过程中，岩石的应变增加非常小，几乎接近于零。
这一阶段通常被称为“弹性阶段”，在这个阶段，岩石的变形是可逆的，即当应力被移除后，岩石会恢复到原来的形状。
2.屈服阶段：当应力超过一个特定的值（通常称为“屈服点”），岩石的应变将突然增加，而应力则保持相对稳定。
这个阶段通常被称为“塑性阶段”，在这个阶段，岩石的变形是不可逆的。
3.强化阶段：在超过屈服点之后，随着应力的继续增加，应变将逐渐增加，但增加的速度会逐渐减慢。
这个阶段通常被称为“强化阶段”。
4.破裂阶段：当应力达到一个最大值（通常称为“破裂强度”）后，岩石将突然破裂，应变将突然增加。
这个阶段通常被称为“破裂阶段”。
以上就是岩石的应力应变全过程曲线的描述。
需要注意的是，不同的岩石可能会表现出不同的应力应变行为，这取决于它们的成分、结构以及所处的环境等因素。
专利名称：全应力应变下低渗透岩石渗透率的测试方法专利类型：发明专利
发明人：贾朝军,徐卫亚,俞隽,闫龙,王如宾,孙梦成,冉少鹏申请号：CN201510987864.1
申请日：20151224
公开号：CN105527211A
公开日：
20160427
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种全应力应变下低渗透岩石渗透率的测试方法，包括如下步骤：在压力室气路上端依次连接储气罐和气瓶，气路下端连接阀门，在气路上端、下端分别设置第一压力表和第二压力表；将不透气的铁块放置于压力室中，标定系统；测量待测岩样的物性；将该岩样放置于压力室中施加围压；打开气瓶持续施加渗压，待气流稳定后，关闭阀门，分别记录第一压力表和第二压力表的数值随时间变化的曲线，当曲线发生线性变化后停止记录，打开阀门；通过压力室逐级加载偏压，每一级偏压施加后，重复上步的方法，分别记录各级偏压下第一压力表和第二压力表的读数随时间变化的曲线；选取相应的线性段进行曲线拟合，计算所测岩样的渗透率。
申请人：河海大学
地址：210000 江苏省南京市鼓楼区西康路一号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：柏尚春
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煤样全应力应变过程中的渗透系数——应变方程煤样全应力应变过程中的渗透系数——应变方程煤是一种重要的矿产资源，广泛应用于工业和能源领域。
煤储层是一种典型的非均质多孔介质，其孔隙结构和渗透性对煤的开采和利用有重要影响。
煤样的全应力应变过程是煤层岩石力学研究的重要方面，对于煤层岩石变形和流动力学特性的研究具有重要意义。
本文将介绍煤样全应力应变过程中的渗透系数及其应变方程，以期帮助读者更好地理解煤层岩石的力学特性。
1. 渗透系数渗透系数是描述流体在多孔介质中运动能力的参数，反映了煤样孔隙结构和渗透性对于流体运动的影响。
渗透系数的大小取决于多种因素，如孔径大小、孔隙度、孔隙连通率等，这些因素对于煤样的力学特性和流动特性会产生重要的差异。
2. 应变方程考虑煤样孔隙介质的特性，我们可以写出煤样全应力应变过程的渗透系数与应变的关系式，该关系式可以被称作应变方程。
应变方程的形式通常为D=Kh^n，其中D是煤样的渗透系数，K是渗透系数的比例常数，h是孔隙水压力的高度差，n是常数指数。
通过应变方程，我们可以更好地理解煤样在全应力应变过程中渗透性的变化规律。
例如，当应变方程中的常数指数n小于1时，表示渗透系数随着应变的增加而增加，该情况下称为“压缩流”。
当n等于1时，表示渗透系数与应变成正比例关系，煤样的渗透性不会随着应变的增加而发生变化，该情况下称为“达西-布日萨定律”。
当n大于1时，表示渗透系数随着应变的增加而减小，该情况下称为“难透合流”。
应变方程可以帮助我们更好地理解煤样全应力应变过程中渗透性的变化规律，为煤层岩石力学特性的研究提供了重要的依据和理论支持。
3. 应用应变方程的应用可以帮助我们更好地理解煤层岩石的物理和力学性质。
例如，在煤矿采掘中，煤的压裂和瓦解是常见的现象。
压力会造成煤层岩石的应变，而水的渗透性会随着应变产生变化，这会对采煤作业的安全性产生影响。
通过对应变方程的研究，我们可以更好地理解压力和渗透性的关系，为采煤作业提供更合理的安全性保障。
《岩石力学》考试题及答案（A 卷）班级 姓名 序号 成绩 _____ _______一、概念题（每小题5分，共6题，共30分）1.岩石力学及其特点2.弹性力学中的基本假设3.岩石的弹性和塑性4.岩石的残余强度5.按照结构体的体态特征，岩体结构的基本类型6.地应力的直接测量法二、简答题（每小题10分，共3题，共20分）1.简述浅部地壳应力分布的一般规律2.受深部净水压力的圆形巷道半径为a ，写出距圆心为r 处围岩应力表达式，并画出其曲线。
（a 为已知数）三、论述题（本题15分）1.试论述岩石应力—应变全过程各个阶段特点，并作曲线图表示。
四、计算题（1小题15分，2小题20分，共35分）1.假设平面问题的体力不计，即0x y f f ==，图示矩形梁（长为l ，高为h ）分别承受两种应力函数：314y φ=，与32423y x y φ=++。
问：（1）对应应力函数1φ，求解其应力分量。
（2）说明两应力函数1φ和2φ，各应力分量是否相同（3）分析其能解决什么样的力学问题，绘图表示其边界条件。
图1 矩形梁与坐标轴平面图2.设某岩体的结构体强度符合莫尔—库仑强度准则，10 C MPa =，30ϕ=°，受三轴压应力作用，其中3 5 MPa const σ==。
若此岩体受1σ、3σ的作用方向分别为铅直和水平，而岩体内仅包括有一条节理。
该节理面的j C 1MPa =，j 10ϕ=°。
节理对水平的倾角或为30°，或为60°，或为75°，或为90°。
问：（1）不考虑节理面影响，岩体极限平衡时的1σ=?（2）在何种情况下，节理不破坏?（3）在何种情况下，节理不破坏，仅岩块破坏？（4）在何种情况下，节理破坏，且节理面与岩块的可能破裂面重合？（5）在何种情况下，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合？《岩石力学》考试题答案一、概念题（每小题5分，共6题，共30分）1.岩石力学及其特点岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。
红砂岩应力应变全过程渗透性质的实验研究近年来，随着油气勘探的深入，红砂岩的应力应变特性及其渗透性质的研究受到了越来越多的关注。
研究表明，红砂岩的渗透性质与岩石的应力应变关系较为密切。
因此，了解红砂岩的应力应变全过程渗透性质对深部油气勘探具有重要意义。
为了探究红砂岩应力应变全过程渗透性质，本研究采用实验方法，对红砂岩的渗透性进行详细的研究，以期获得更全面的认识。
实验采用费米子-威尔逊常规渗透试验的方法，应用静水压试验、动水压试验和普朗克试验方法来模拟红砂岩的应力应变全过程渗透特性，并以此获得红砂岩应力应变全过程渗透特性参数。
研究表明：红砂岩应力应变全过程渗透特性具有波动特征，渗透性会随着岩石力学性质的变化而发生变化。
在岩石被外力改变时，由于破裂和变形的出现，使试块内部的渗透层发生变化，进而导致渗透性的减小。
但随着岩石的力学特性发生变化，破裂和变形的势能会发生减弱，从而使渗透性率也随之增加。
此外，通过实验获得的研究结果还表明：红砂岩的渗透特性会随着应力的变化而发生波动变化，破裂强度和渗透性之间存在着一定的负相关关系。
值得注意的是，当外力加载达到一定程度时，岩石中的破裂和变形将会较大，这会导致红砂岩的渗透性发生急剧减小，进而影响深部油气勘探的效果。
综上所述，从红砂岩应力应变全过程渗透性质的实验研究可以看出，岩石的渗透性与应力应变关系密切，渗透特性会随应力的变化而发生波动变化，且破裂强度和渗透性之间存在着一定的负相关关系。
为深入了解深部油气勘探中红砂岩的渗透特性，还有必要继续开展更深入的研究。
本研究利用费米子-威尔逊常规渗透试验的方法，对红砂岩的渗透性进行了深入而详尽的研究。
获得的结果为深部油气勘探实践提供了参考，为新的有效效果的勘探拓展出了新的思路。
研究者认为，在红砂岩应力应变全过程渗透性质的研究上，还需要继续开展更深入的研究，以获取更完整的认识。
未来，可以从定性和定量两个方面考察研究红砂岩应力应变全过程渗透性质的特征，以期提高深部油气勘探效果。
