岩石流体力学
(完整版),岩石力学总结,推荐文档
抗剪切强度：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力 三轴抗压强度：岩石在三向压缩荷载作用下，达到破坏时所能承受的最
大压应力 端部效应其消除方法：润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部）加长试件 岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。 岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质
煤与瓦斯突出预测及处理理论和技术 铁路隧道设计和施工技术 水库诱发地 震的预报问题 地震预报中的岩石力学问题 岩体力学的研究对象： 岩石 由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而 形成的自然物体
岩体力学的发展历程：
20 世纪以前萌芽阶段 宋应星《天工开物》 古德恩维地表移动范围
20 世纪初到 20 世纪 50 年代第二阶段 松散介质学派 卡曼型三轴试验机 三下
②塑性滞回环：则每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。这些塑性滞回环
随着加、卸载的次数增加而愈来愈狭窄，并且彼此愈来愈近，岩石愈来愈接近
弹性变形，一直到某次循环没有塑性变形为止，如图中的 HH‘环。
③临界应力：当循环应力峰值小于某一数值时，循环次数即使很多，也不会导
致试件破坏；而超过这一数值岩石将在某次循环中发生破坏（疲劳破坏），这一
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RMR Ri i 1
岩石分类评价 1. 岩石普氏系数(f=σc/10)分类法
2. 岩石质量指标 RQD
3. RMR(Rock Mass Rating)值分类法 六个参数 完整岩石强度 岩芯质量指标 节理间距
节理条件 地下水条件 节理走向或倾向
4. 巴顿岩体质量分类（Q 分类)
5.岩体基本质量分级－－计算 BQ 第三章
数值称为临界应力。此时，给定的应力称为疲劳强度。
浅析岩石力学在采矿工程中的应用及问题探讨
浅析岩石力学在采矿工程中的应用及问题探讨摘要：现如今，随着我国国民经济的飞速发展，人们在生产生活之中对于矿物的需求量也在逐渐的增加，现今，物产丰富的中国已经成了世界的采矿业的重头。
而采矿工程在社会建设发展中的地位也越来越凸显，成为人们十分热衷的话题。
而在具体的采矿工程中离不开对岩石力学的应用，其作为地质学和力学之间的一门边缘学科，其应用已经比较广泛。
本文就将对我国岩石力学在非金属矿山采矿工程中的应用进行分析探讨。
关键词：岩石力学；采矿；问题；措施在矿山的开采中对于岩石力学的应用是非常普遍的，其主要来源于大规模的工程实践。
由于采矿工程一般规模比较大、施工条件复杂，不管是地下还是露天的采矿工程，都是以具有地质构造的岩石为对象，这也就决定了岩石力学的问题将贯穿于整个采矿工程的实际。
在采矿工程中的岩石力学，主要包括岩石的稳定性以及强度等，它是会随着矿山中岩石内部的结构发生不同的变化。
与此同时，因为采矿工程是一个动态的过程，所以在这其中岩石的力学性质会随着矿山工程的进展发生变化，还有就是自然环境也对其有一定的影响。
这就决定了在矿山工程中的岩石力学应用手段必须多样化。
1、岩石力学研究的目的和内容岩石力学研究的目的是对矿区内不同类型岩体的地质结构、岩石组成及其强度和应力的资料给以解释，按岩石力学的要求对矿、岩体进行分类，以便根据其自然崩落性选择合适的开拓方式和采矿方法，从而为制定采矿试验计划和编制采矿设计提出推荐意见。
岩石力学研究的主要内容有：断层和破碎带的位置、形态和相对运动；不同类型岩石及其夹层的抗压、抗张、抗剪强度；微裂隙的类型及系统；区域残余应力的大小、方向和变化；应力释放的方法；在一段时间内岩石的应力集中及其移动的性态，坑内井巷工程不同支护方法的效果；使应力影响减少到最小的井巷工程的位置及方向等等。
2、背景研究2.1、采矿工程的力学背景采矿工程的力学背景，主要指的是在推翻原有平衡关系的基础之上建立起新的平衡结构，它具有一定的时代特色。
岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
岩石力学课件
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3.三轴压缩试验的破坏类型
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具体破坏形式的多样化
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4.岩石三向压缩强度的影响因素
（1）侧压力的影响
围压越大，轴向压力越大
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（2）加载途径对岩石三向压缩强度影响
A、B、C三条虚线是三个不同的加载途径，加载途径对岩石的 最终三轴压缩强度影响不大（？）。
我国规定加载速度为0.5－1.0MPa/s
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二 岩石的三轴抗压强度
1.定义
指在三向压缩荷载作用下岩石所能承受的 最大压应力。
1f2,3
2. 三向压缩试验简介
（1）真三轴 123（2）源自规三轴 1232020/4/8
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4. 单轴抗压强度的主要影响因素
岩石自身的因素： 矿物成分、结晶程度、颗粒大小及胶结情况、 风化程度、含水情况和周围环境（温度、湿度） 层理和裂隙的特性和方向等；
❖ 含水量：含水量越大强度越低，岩石越软越明显；
温 度：180℃以下不明显；大于180℃，温度越高强度越小。
D——直径
Rcw/Rc
Rcw——饱和单轴抗压强度； Rc——干燥单轴抗压强度；
η （η≤1）越小，表示岩石受水的影响越大(见表2-2）。
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(五) 耐崩解性
岩石力学复习资料
岩石力学复习资料岩石力学是研究岩石在地壳内的力学性能和岩石体受力行为的科学。
它是岩土工程学和地质科学等学科的基础，对于岩土工程设计和地质灾害研究具有重要意义。
本文将回顾岩石力学的基本概念、岩石的力学参数以及岩石的力学行为。
一、岩石力学基本概念1. 岩石力学的定义岩石力学是研究岩石在地壳内受力行为和力学性能的科学。
2. 岩石力学的分类岩石力学可以分为静力学和动力学两个方面，静力学研究岩石在静态力下的受力行为，动力学研究岩石在动态力下的受力行为。
3. 岩石力学的应用领域岩石力学广泛应用于岩土工程设计、地质工程、矿山工程、地震工程等领域。
二、岩石的力学参数1. 岩石的强度参数强度参数是描述岩石抵抗外力破坏的能力的物理参数，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
2. 岩石的变形参数变形参数是描述岩石受力后变形行为的物理参数，包括弹性模量、切变模量、泊松比等。
3. 岩石的破裂参数破裂参数是描述岩石破坏过程的物理参数，包括岩石的裂纹扩展速率、割裂强度等。
三、岩石的力学行为1. 岩石的离散性与连续性岩石具有离散性与连续性两个特点，离散性体现为岩石的裂缝和节理，连续性体现为岩石的均质性和各向同性。
2. 岩石的强度与变形特性岩石的强度和变形特性是岩石力学的核心内容，强度特性决定了岩石的抗破坏能力，变形特性描述了岩石在受力下的变形行为。
3. 岩石的破坏机理岩石的破坏机理是研究岩石力学行为的重要内容，常见的岩石破坏机理包括拉裂破坏、压碎破坏、剪切破坏等。
四、岩石力学实验岩石力学实验是研究岩石力学行为的重要手段，常用的岩石力学实验包括压缩试验、拉伸试验、剪切试验等。
五、岩石力学在工程中的应用1. 岩土工程设计岩石力学为岩土工程设计提供了可靠的理论依据和实验方法，通过岩石力学参数的测定和工程实例的分析，可以有效评估岩土体的稳定性和承载能力。
2. 地震工程岩石力学对地震工程的设计和评估具有重要作用，通过岩石的动力学特性和破坏机理的研究，可以预测地震对岩石体的影响，提高地震工程的抗震能力。
第8章岩石流体力学
第 8 章 岩石流体力学
8.2 岩石流体力学特性
8.2.1 流体与骨架的性质
• 1) 流体的基本性质
• A) 密度: 定义为流体单位体积的质量.随压力 (p)热力学温度(T)变化.
• 状态方程: = (p,T) 或 f(,p,T)=0
• 单位:物理单位制: ML-3
第 8 章 岩石流体力学
• 8.1 概论 • 8.2 岩石流体力学特性 • 8.3 岩石流体力学基础 • 8.4 岩体--液体耦合力学模型及解法 • 8.5 岩体--气体耦合力学模型及解法
8.1 概述
第 8 章 岩石流体力学
• 岩石流体力学 (固流耦合）(Rock
Fluid mechanics) [Louis C. 1974 提 出岩石水力学, Rock Hydraulics)
3.0
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6.0
0.003926
0.003458 0.002648 0.002235 0.003064 0.002237 0.001926 0.001522 0.001333
0.003134 0.002422
0.002934
0.002772 0.002092 0.001726 0.001.479
• 3) 裂隙介质中的渗流物性方程
1) 单一裂缝水力学模型
等宽度裂隙模型: 对于壁面光滑的细小裂隙,运动
方程为:(Louis1974) q=KfJf (层流)
渗透系数为
Kf=gd2/12
对于裂隙面粗糙不平 Kf=gd2/12C
为连通系数,连通面积与总面积的比;
C为裂隙面相对粗糙度系数 C=1+8.8(△/2d)1.5
石油钻井工程中的岩石力学应用研究
石油钻井工程中的岩石力学应用研究石油钻井工程是石油勘探及开发的重要环节，其中岩石力学的应用研究起着非常关键的作用。
岩石力学是研究岩石与力学相互作用的学科，通过分析岩石的物理力学性质，为石油钻井工程的设计和施工提供科学依据。
本文将介绍岩石力学在石油钻井工程中的应用及相关研究进展。
一、岩石力学的基本概念岩石力学是研究岩石在地壳应力下的变形与破裂规律的学科。
岩石在受到外力作用时，会发生各种变形，包括弹性变形、塑性变形和破坏变形等。
岩石力学研究的主要内容包括岩石力学性质的测试与评价、岩石力学参数的确定、岩石结构及其力学特性的分析等。
二、岩石力学在石油钻井中的应用1. 井壁稳定性分析在石油钻井过程中，井壁的稳定性对于钻井安全和石油开采效益具有重要影响。
岩石力学可以通过对井壁岩石性质及其对地应力的响应进行研究，评估井壁的稳定性，并提供相应的支护设计建议。
通过合理控制钻井液的性质和加强井壁支护措施，可以减少井壁垮塌和漏失等问题，提高钻井的顺利进行。
2. 钻井液的设计与优化钻井液在石油钻井工程中起着冷却钻头、清洁井孔等重要作用。
岩石力学可以通过分析岩石的物理力学性质和井壁稳定性需求，推断钻井液的性质要求，并根据具体情况进行设计与优化。
合理选择钻井液的成分和浓度，可以提高钻井液的性能，降低钻井风险，提高钻井效率。
3. 孔隙压力分析在石油钻井过程中，岩石的孔隙压力是衡量油气储层性质和钻井安全性的重要指标。
岩石力学可以通过分析地层中的孔隙结构和孔隙流动规律，推断孔隙压力的分布及其变化趋势，并根据这些数据制定合理施工方案。
合理控制孔隙压力可以减少井喷和井探等钻井事故的发生，为石油勘探开发提供有力的支持。
三、岩石力学在石油钻井领域的研究进展随着石油钻井工程的不断发展，对岩石力学的研究需求也在不断增加。
当前，岩石力学在石油钻井领域的研究主要集中在以下几个方面：1. 岩石力学参数测试方法的改进岩石力学参数的测试是岩石力学研究的基础，其准确性和可靠性直接影响到工程设计的可行性和钻井安全。
岩石物理力学性质-知识归纳整理
1 岩石的物理力学性质岩石是由固体相、液体相和蔼体相组成的多相体系。
理论以为，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，表如今性质指标的差异上。
岩石的物理力学性质通常经过岩石物理力学性质测试才干确定。
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)中举行现场试骀。
在选用岩样时应思量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：V M =ρ(g/cm 3，t/m 3)容重度：V MgV 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 —岩石分量；V —岩石体积(包括空隙在内)；g 为重力加速度，g=9.8m/s 2，工程上普通取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。
岩石力学知识
岩石力学知识简介岩石力学就是研究岩石力学性能的理论和应用科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场反应的学科，它是岩体力学的一个分支。
具体而言，岩石力学是研究岩石或岩体在外力作用下的应力、应变和破坏规律，在这个基础上，通过分析计算和科学实验(室内、现场的试验研究和原型观测)的途径，以解决因兴建工程建筑物在岩石内和岩石上所引起的力的效应(例如岩基、岩坡、地下工程围岩的受力分析、稳定验算及加固等问题)的科学。
它是解决岩石工程(即与岩石有关的工程)技术问题的理论基础。
岩石属于固体，岩石力学应用于固体力学的范畴。
一般从宏观的意义上，把固体看作连续介质。
但是，岩石不但有微观的裂隙，而且有层理、片理、节理以至于断层等因地质构造形成的不连续面。
岩石不是连续介质，而且常表现为各向异性或非均匀岩石中若含水，它又表现为两相体。
从这些方面来看，岩石力学又是固体力学与地质料学的边缘科学。
美国科学院岩石力学委员会1966年曾给岩石力学下过定义，他们认为；“岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应的力学分支”。
这个定义含意相当广泛，“对其周围物理环境中力场的反应”的措词说明了这一点。
应该注意的是岩石材料全部赋存于地质环境中，这些材料的自然特征决定于其形成的方式和后来作用其上的地质作用。
遭受多次应力变动的岩体，其性能决定于完整岩石材料的力学性质以及岩体中地质构造的不连续面的数量和性质。
在这两类控制岩石力学特性的因素中，每类因素的相对重要程度主要决定于工程的规模与不连续面数量的关系和二者之间的相对方位关系。
在一些情况下，岩体不连续面的影响是非常显著的，在某些情况下，岩体的性能就较多地决定于岩石本身的性质。
这些都是岩石力学的特点。
岩石力学与国民经济很多部门有关，它的应用范围非常广泛。
岩石是一种储蓄很高能量的物质。
几千年来，岩石在人类的生产活动中起了很大的作用。
原始人早就利用岩石做成简陋的工具和兵器。
反韵律沉积特点
反韵律沉积是地质学中的一个重要概念，指的是在沉积过程中，沉积物的颗粒或岩石在流体力学作用下发生的反向排列现象。
它是沉积学和沉积地质学研究中的一个关键领域，对于理解地球历史和古环境演变具有重要意义。
首先，反韵律沉积特点的形成是由于流体力学作用的影响。
流体力学包括水流、风力和重力等外力的作用，这些力量会使沉积物的颗粒发生排列和堆积的变化。
当流体力学作用改变方向或强度时，颗粒或岩石会发生反向排列，形成反韵律沉积。
其次，反韵律沉积通常发生在河流、海洋和湖泊等流体环境中。
在河流中，水流的速度和方向会不断变化，导致沉积物的颗粒在沉积层中呈现出反向排列的特征。
在海洋中，潮汐和海浪的作用也会引起颗粒的反向排列。
湖泊中的水流和湖泊底部的地形变化也会导致反韵律沉积的形成。
此外，反韵律沉积的特点还包括层理的断裂和断层。
由于流体力学作用的不连续性，沉积层中的颗粒或岩石会发生断裂和断层现象，形成特殊的结构。
这些结构对于解释沉积物的堆积过程和环境变化非常重要。
最后，反韵律沉积特点在地质学研究中有着广泛的应用价值。
通过对反韵律沉积的研究，可以推断出古环境的演化过程，如古河流的变迁、古海岸线的位置以及古湖泊的发育等。
同时，对反韵律沉积特点的认识也有助于研究地质灾害，如滑坡和泥石流等。
综上所述，反韵律沉积特点是地质学中一个重要的研究领域，它通过对流体力学作用下沉积物颗粒或岩石排列的观察和分析，揭示了地球历史和古环境演变的重要信息。
对于地质学家和沉积学家来说，深入研究反韵律沉积特点具有重要的理论和应用价值。
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• 2) 非线性渗流规律
第 8 章 岩石流体力学
8.2.2 岩体渗流物性方程
2) 非线性渗流规律 3D应力下,孔隙裂纹气体
渗流规律
K K 0 p expb 3 p
阳泉3#煤层煤样瓦斯渗透系数与体积应力、孔隙压的关系图
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主要研究固流耦合作用下岩体 变形、破坏与流体渗流的规律及 其工程效应。
第 8 章 岩石流体力学
8.1 概述
• 研究领域: 油气开采、煤层气开采、水文地质、 地下水动力学、环境科学、水利水电工程、水 库诱发地震、海水入侵、地下水引起的地面变 形、矿井突水与瓦斯突出、水上水下采煤、常 规地热开发、HDR开发、水压致裂等极为广泛 的工程领域。 • 特点：通过考虑岩体与流体的相互作用（含物 理与化学作用）给出工程实际性态的描述。而 单纯的渗流力学或固体力学则是通过估计另一 方的影响而给出描述，显然后两者存在较大误 差，甚至会引起错误。
第 8 章 岩石流体力学
8.2.2 岩体渗流物性方程
• 3) 裂隙介质中的渗流物性方程 • 裂隙岩体介质的渗透规律 • Romm(1966)假定裂隙岩体介质为拟连续介质 体,水在整体岩体中的流动用Darcy定律的形 式 q=kf(d/L)J • 裂隙组的等效渗透系数 Ke=gd3/12L • Louis认为裂隙组的渗透系数为 • K=(d/L)Kf+Km (层流紊流均适用)
第 8 章 岩石流体力学
8.2.2 岩体渗流物性方程
• 3) 裂隙介质中的渗流物性 方程 • 发展:50年代苏联学者研究 • Pomm(1966) • Snow(1986 • Louis(1974) • Witherspoon[1982] • 基本搞清了裂隙岩体的渗 流规律
第 8 章 岩石流体力学
第 8 章 岩石流体力学
8.2.2 岩体渗流物性方程
• 3) 裂隙介质中的渗流物性方程 • 三维应力下,裂缝的渗透规律
3D应力下,裂缝水渗流规律 2 2 1 3 p g 2 k d exp
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第 8 章 岩石流体力学
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0
kn
表 1. 石灰岩裂缝导水系数实验平均结果 轴压 Mpa 3.0 侧压 MPa 2.0 2.0 6.0 3.0 4.0 3.0 9.0 4.0 5.0 6.0 4.0 5.0 12.0 6.0 7.0 8.0 1.0 0.007104 0.006024 0.004078 0.002763 0.003143 0.002301 0.002494 0.001566 0.002450 0.001770 0.001435 0.004707 0.002362 0.003094 0.002792 0.002199 0.001893 0.002394 0.002142 0.001590 0.001438 0.001209 2.0 3.0
第 8 章 岩石流体力学
8.1 概述
• 社会实践推动了相关科学研究的发展 • • • • • • 1）石油、天然气、煤层气开采 2）环境工程：核废料、高污染化学废料 3）地震科学： 4）水利、水电工程 5）煤矿开采：瓦斯问题，水突出问题 6）地热开采：常规地热、高温岩体地热 （HDR）
第 8 章 岩石流体力学
[(1cm3 /s)/cm2 ] 1cP 1d 1atm/cm
• 对于摄氏20度的水,可做如下换算 • 1d=9.869710-9CM2=9.613 10-4CM/S • 许多情况下用md, 1md=10-3d
第 8 章 岩石流体力学
8.2.2 岩体渗流物性方程
• 2) 非线性渗流规律(水) • Jones(1975)提出碳酸钙岩石裂隙渗透系数公式:
第 8 章 岩石流体力学
8.2.1 流体与骨架的性质 • 1 流 体 的 基 本 性 质 )
第 8 章 岩石流体力学
8.2.1 流体与骨架的性质
• • • • • • • 1) 流体的基本性质 重率: 定义为流体单位体积的重量。 =g 单位: 物理单位制(M,L,T), 的量纲ML-2T-2 工程单位制(F,L,T) 的量纲FL-3 比重或相对密度: 液体比重为4C时液体密度与纯水密度之比. 气体规定温度下气体密度与氢气或空气密度之 比. • 单位:cm.g.s制中,密度单位:g/cm3 重率 dyn/cm3
• 1) 线性渗流的物性方程 • 水力传导系数与渗透率 • Darcy定律中的比例系数K称为水力传导系数或渗 透系数。在各向同性介质中，水力传导系数定义 为单位水力梯度的比流量，它是一个表示多孔介 质输运流体能力的标量(量纲L/T)。 • 特征：与流体及骨架的性质有关。流体性质为密 度，动力黏度或运动粘度；骨架性质为粒径分布， 颗粒、形状、比表面、弯曲率、孔隙率等。 • 水力传导系数 K=k/=kg/ • k（量纲L2）叫多孔骨架的渗透率或内在渗透率， 仅与骨架性质有关
cm2/s 裂缝空隙 水压 MPa 4.0 5.0 6.0 7.0
0.003926
0.003458 0.002648 0.002235 0.003064 0.002237 0.001926 0.001522 0.001333 0.002772 0.002092 0.001726 0.001.479 0.002493 0.002037 0.001.693 0.002419 0.002046 0.002296 0.003134 0.002422 0.002934
Tf(cm2/s)
3.2
p=1.0 p=2.0 p=3.0
2.8
2.0 1.5 1.0 0.5
2.4
¶ à ¶ à ¶ à ¶ à ¶ à ¶ à
第 8 章 岩石流体力学
8.2.1 流体与骨架的性质
• • • • • • 1) 流体的基本性质 黏度的单位: 运动黏度 =/ 量纲:L2T-1, 或 FL-2T 厘米克秒制中单位:厘米2/秒=cm2/s 1 cm2/s称为1斯托克斯,常用单位为厘斯托克斯.
第 8 章 岩石流体力学
8.2.1 流体与骨架的性质
第 8 章 岩石流体力学
8.2.1 流体与骨架的性质
• • • • • • • • • 1) 流体的基本性质 黏度的单位: 动力黏度量纲:ML-1T-1, 或 FL-2T 厘米克秒制中: 1泊(P)=1达因秒/厘米2 =(克厘米/秒2)*(秒/厘米)=克厘米-1秒-1 1厘泊(cP)=0.01P, 20 C水的动力黏度为1cP. 国际标准单位:帕斯卡.秒(Pa.s), 换算关系 1P=0.1Pa.s
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8.2.1 流体与骨架的性质
第 8 章 岩石流体力学
8.2.2 岩体渗流物性方程
• • • • • 1) 线性渗流的物性方程 Darcy定律 Q=KA(h1-h2)/L q=KJ J=(h1-h2)/L Darcy定律的推广:
q x k xx k xy k xz J x q y k yx k yy k yz J y q k k k J z zx zy zz z
第 8 章 岩石流体力学
8.2.2 岩体渗流物性方程
• • • • • • • • 1) 线性渗流的物性方程 Darcy定律的适用范围: 雷诺数表示:Re=qd/ 层流区:1--10 低流速,粘滞力 过渡区:<100 惯性力起主要 作用 紊流区
第 8 章 岩石流体力学
8.2.2 岩体渗流物性方程
• • • • •
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5
概论 岩石流体力学特性 岩石流体力学基础 岩体--液体耦合力学模型及解法 岩体--气体耦合力学模型及解法
第 8 章 岩石流体力学
8.1 概述
• 岩石流体力学 (固流耦合）(Rock
Fluid mechanics) [Louis C. 1974 提 出岩石水力学, Rock Hydraulics)
• 1) 流体的基本性质 • 流体的压缩系数:压缩系数就是当物质承受法向 压力或法向张力变化时,其体积(和密度)变化的 度量.
• 压缩系数的倒数称为弹性模量.
1 du 1 d u dp dp
第 8 章 岩石流体力学
8.2.1 流体与骨架的性质
• 2) 孔隙岩体的基本性质 • 孔隙率与有效孔隙率: • 有效孔隙率定义为介质中相互连通的孔隙(即有 效孔隙)的体积与介质总体积比值. • ne=(Uv)e/Ub, (Uv)e+(Uv)ne=Uv
8.1 概述
• 研究方法角度划分：
• 1）研究描述各类问题的耦合数学模型及其解 法：岩体与水、岩体与粘性流体、岩体与气体、 固气液、固流热的耦合数学模型。 • 2）研制新型实验设备，以揭示流体与岩体相 互作用的内在规律：有效应力、化学流体作用 下岩体特性、岩体渗流特性等。 • 3）研究岩石流体力学的新工艺或指导工程设 计。
8.2.2 岩体渗流物性方程
• 3) 裂隙介质中的渗流物性方程 1) 单一裂缝水力学模型 等宽度裂隙模型: 对于壁面光滑的细小裂隙,运动 方程为:(Louis1974) q=KfJf (层流) 渗透系数为 Kf=gd2/12 对于裂隙面粗糙不平 Kf=gd2/12C 为连通系数,连通面积与总面积的比; C为裂隙面相对粗糙度系数 C=1+8.8(△/2d)1.5 沟槽流模型(Tsang1987) Kf=gd3/12
K K0[log(P h /P)]
• Louis
K K0exp( )
3
Peuga(1976)提出应力对渗透系数的影响:
• 赵阳升等: K aexp(-b cp) ,MPa, 1 2K 3 • 式中:a,b,c 为常数 .p为平均孔隙压 的单 位取cm/s,或对于水可换算为md.
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8.2.1 流体与骨架的性质