石油工程岩石力学教学大纲
石油工程岩石力学》教学大纲
一、课程基本信息
1、课程英文名称：Rock Mechanics for Petroleum Engineering
2、课程类别：专业选修课程
3、课程学时：总学时32 ，实验学时：4
4、学分：2
5、先修课程：工程力学、地质学、石油工程专业课程
6、适用专业：石油工程
7、大纲执笔：石油工程教研室刘向君
8、大纲审批：石油工程学院学术委员会
9、制定（修订）时间：2006.11
二、课程的目的与任务
《石油工程岩石力学》课程是石油工程专业的一门应用基础课程，是石油工程专业改革与建设的产物。随着国内外油气田开发难度的加大，我国石油天然气工业迫切要求石油工程高等教育能够迅速提供大量思想素质高、知识面宽、基本功扎实、适应能力强和具有开拓创新能力的专业技术人才。因此，《石油工程岩石力学》课程也是应石油工业新形势而诞生的一门课程。
本课程强调理论与实践相结合，旨在培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生掌握分析及解决石油工程相关方面一般性问题的基础理论知识，为学生在其今后的工程实践方面，提供一定的启发和帮助。
三、课程的基本要求
为了达到该门课程的目的，就需要学生通过对该门课程的学习，不仅能够了解岩石力学的相关基础理论，而且应该具备应用岩石力学解决相关工程技术问题的意识。为此，要求：
1、掌握岩石力学的基本概念、基本理论、方法和原理；
2、岩石力学的基本研究内容与研究方法；
3、对常见工程问题如井壁稳定性等有个基本了解；
4、初步具备综合分析和应用岩石力学分析解决相关工程技术问题的能力。
四、教学内容、要求及学时分配
（一）理论教学
绪论（1 学时）
建立岩石力学的概念、岩石力学研究对象的特殊性、石油工程岩石力学研究对象的特点，了解岩石力学在石油与天然气勘探开发中的重要作用，增强学生工程意识，激励学生学习该课程的积极性。
第一章岩石的分类及性质（2 学时）
一、岩石的分类
二、岩石的物理性质
三、岩石的非均质性和各向异
性第二章岩石强度及破坏准则（5 学
时）
第一节岩石强度、应力与应变（2 学时）
一、基本概念
二、岩石强度及实验室测试方法
三、岩石强度参数的矿场获取方法
四、岩石弱胶结结构面对岩石强度的影响
五、影响岩石力学性质的因素
第二节弹性和弹性模量（1 学时）
一、线弹性和胡克定律
二、弹性模量
第三节岩石强度破坏准则（2 学时）重点：岩石强度的基本概念、实验室测定技术、影响岩石力学性质的因素第三章应力-应变及地应力测试技术（4 学时）
第一节岩石应力- 应变曲线（1 学时）
一、岩石的变形类型
二、岩石的应力- 应变关系曲线
三、力学本构关系
第二节地应力及其测量技术（3 学时）
一、地应力
二、地应力确定方法
三、孔隙压力预测方法
重点：岩石应力、应变的基本概念、应力- 应变曲线特征、影响岩石变形破坏的因素、地应力确定方法
难点：应力- 应变曲线特征、力学本构关系第四章粘土矿物水化对岩石强度和地应力的影响（2 学时）
一、粘土矿物
二、粘土矿物与水的相互作用
三、粘土矿物水化对岩石强度和应力分布的影响重点：水化对岩石强度和应力分布
的影响
难点：粘土矿物与水的相互作用
第五章流固耦合（2 学时）
一、基本概念
二、岩石的有效应力
三、岩石变形对渗流的影响重点：有效应力、流固耦合难点：变形对渗流的影响
第六章基于岩石力学开展裂缝静动态特征研究（4 学时）
第一节裂缝发育影响因素与裂缝分类（1 学时）
一、影响裂缝发育的因素
二、裂缝分类与等级划分
第二节裂缝的预测和特征研究（3 学时）一、裂缝描述参数二、基于岩石力学进行裂缝的识别与描述
三、裂缝的应力敏感性
四、裂缝闭合临界流体压力计算
重点：应力对裂缝发育的影响、裂缝的应力敏感性、裂缝闭合临界流体压力难点：应力对裂缝发育的影响、裂缝闭合临界流体压力
第七章岩石力学在钻井工程中的应用（4 学时）
一、基本概念（1 学时）二、钻井井壁稳定性分析原理（2 学时）
三、影响井壁稳定性的因素分析（1 学时）重点：井壁稳定性分析原理、基本概念
难点：井壁稳定性分析原理
第八章岩石力学在完井工程中的应用（2 学时）一、地层强度、地应力对射孔的影响
二、在出砂机理及防砂完井中的应用
重点：基本概念
难点：基本概念
第九章岩石力学在油气田开发工程中的应用（2 学时）
一、基本概念
二、地应力分布对开发井网部署的影响
重点：基本概念
难点：基本概念
（二）实验教学
岩石抗张、抗压强度实验（2 学时）（演示型）泥页岩水化实验（2 学时）（演示
型）
1、了解岩石的力学行为；
2、对井下介质对泥页岩强度的影响有直观的认识；加强对课堂教学内容的理解，培养学生观察和分析实验的能力以及实事求是、严谨踏实的科学作风。
五、考试考核办法
作业＋笔试
六、教材及参考书
（一）教材
刘向君, 罗平亚. 《岩石力学与石油工程》, 北京：石油工业出版社,2004.10 （二）参考书
刘向君，罗平亚. 《石油测井与井壁稳定》，北京：石油工业出版
,1999.09 社于学馥等; 地下工程围岩稳定分析; 煤炭工业出版社;1983
周思孟; 复杂岩体若干岩石力学问题; 水利电力出版社;1998 徐志英; 岩石力学; 水利电力出版社;1986
石油工程岩石力学期末考试PPT整理之简答题
石油工程岩石力学PPT整理之简答题 （3*10=30分） 1.岩石力学的发展历史分为哪几个阶段？请简述一下每个阶段的特点。 答：按其发展进程可划分四个阶段： （1）初始阶段（19世纪末-20世纪初） 这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论，以解决岩体开挖的力学计算问题。 （2）经验理论阶段（20世纪初-20世纪30年代）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。（3）经典理论阶段（20世纪30年代-20世纪60年代）这是岩石力学学科形成的重要阶段，弹性力学和塑性力学被引入到岩石力学，确立了一些经典计算公式，形成围岩和支护共同作用的理论。 岩石力学发展到该阶段已经成为一门独立的学科。 在经典理论发展阶段，形成了“连续介质理论”和“地质力学理论”两大学派。 （4）现代发展阶段（20世纪60年代-现在） 此阶段是岩石力学理论和实践的新进展阶段，其主要特点是，用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题，把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息
技术等方面的最新成果引入到岩石力学。而电子计算机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、数值方法、灰色理论、人工智能、非线性理论等在岩石力学与工程中的应用也提供了可能。 2.简述岩石力学的研究内容。 答：(1)岩石的变形特征;(2)岩体的变形与强度;(3)岩石的强度理论;(4)地应力的测量方法;(5)岩体力学的工程应用. 3.请简述岩石的蠕变及其机理。 答：岩石的蠕变：岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。 岩石蠕变机理：化学键理论、破裂理论、摩擦理论、晶体缺陷理论 4.岩石蠕变可分为哪几个阶段？ 答：(1)瞬时变形（2)初始蠕变或阻尼蠕变(3)稳态蠕变或等速蠕变(4)加速蠕变。 5.为精确描述岩石复杂的蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，这些基本单元有哪些？ 答：这些基本单元有弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑形元件（摩擦块）。 6.岩石力学的性质有哪些？请简明阐述一下。 答：根据岩石的应力-应变-时间关系，可将力学性质划分为弹性、塑性、黏性。（弹性是指在一定的应力范围内，物体
石油工程岩石力学-绪论(定稿)
第一节：绪论 一、教学目的：通过《岩石力学》课程介绍，揭示课程在石油工程中的重要性，引导学生对该课程的兴趣，认识岩石力学研究对象的特点及其与其它力学课程的联系及差异。 二、基本要求： 1、了解内容： ?《岩石力学》学科的研究意义 ?《岩石力学》学科的发展历史及发展现状 ?《岩石力学》学科的研究内容及研究方法 2、掌握内容： ?岩石力学的定义 ?岩石的定义及分类 ?岩石力学研究对象的特点（岩石力学与弹性力学等力学学科的差异） ?不连续性 ?非均质性 ?各向异性 ?渗透性 ?赋存环境（地应力-初始应力、温度、压力、油气水） 3、介绍课程的学习目的及基本要求 三、课程内容： 1、岩石力学的研究意义 1 首先，来源于生产实践，生产实践也是岩石力学发展的推动力 岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河坝。公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌石分水堰。公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。在20世纪初，我国
杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。 2 岩石力学在国民经济建设中有广泛的应用 目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。 3 不重视岩石力学研究将造成工程事故 国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。 马尔帕塞薄拱坝，坝高60m，坝基为片麻岩，1959年左坝肩沿一个倾斜的软弱面滑动，造成溃坝惨剧，400余人丧生。瓦依昂双曲拱坝，坝高261.6米，坝基为断裂十分发育的灰岩。1963年大坝上游左岸山体发生大滑坡，约有2.7-3.0亿立米的岩体突然下塌，水库中有5000万立米的水被挤出，击起250米高的巨大水浪，高150米的洪波溢过坝顶，死亡3000余人。近年来，虽然岩石力学得到突飞猛进的发展，但与岩体失稳有关的大坝崩溃，边坡滑动，矿山瓦斯爆炸，围岩地下水灾害等惨剧仍时有发生。诸如此类的工程实例，都充分说明能否安全经济地进行工程建设，在很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程上的问题。当前世界上正建和拟建的一些巨型工程及与地学有关的重大项目都把岩石力学作为主要研究对象。 4 岩石力学在石油工程中的重要应用 ●井壁稳定性分析 ●水力压裂 ●出砂预测 ●地层可钻性预测钻头优选 ●定向射孔 ●套管损坏机理 ●地面沉降 ●…… 四岩石力学的发展历史、现状及，面临的挑战 1、形成历史 ●1951年，在奥地利创建了地质力学研究组，并形成了独具一格的奥地利学派。
储层岩石力学概述
储层岩石力学概述 发表时间：2019-09-11T14:30:47.063Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：王祥程 [导读] 摘要：岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。 成都理工大学能源学院 610059 摘要：岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。深入了解研究岩石力学的性质和相关参数对于工程上的开发具有十分重要的作用。 关键词：岩石力学；石油工程；研究方法 1. 岩石力学的概述 岩石包括组成岩石的固体骨架、孔隙、裂缝以及其中的流体，因此岩石力学往往会应用到弹性力学、塑性力学、流体力学、渗流力学等力学学科的诸多理论方法。岩石的性质几乎牵涉到所有力学分支，岩石力学的研究是各种力学理论的综合运用。不同岩石力学问题的研究，可能包括瞬时变形运动，也可能包含与地质演化时间相关的长期变形运动。 岩石力学是力学的一部分。岩石材料赋存于地下，其力学性质难于直接测试和观察，而若将其取至地面进行测试则岩石的力学性质往往发生了较大的变化，加之岩石中的流体存在于裂隙或孔隙之中，与岩石骨架相互作用，使岩石的受力情况更加复杂。 2.岩石力学的研究方法 岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。岩石具有特殊的固体介质力学特性，这个特殊的力学性质与它所处的环境有关，如天然岩石所处应力状态一般称为岩石的初始应力状态。在岩石受到工程活动扰动后，岩体的应力出现了变化，这时岩石所处的应力状态称为次生应力状态。此时将岩石力学和工程地质相结合进行研究是十分重要和必要的。对于节理岩体，特别需要了解岩体结构面的分布、网络特性、岩体结构类型，才能进行岩体的数值模拟和分析。 一般而言，岩石力学的研究方法可分为如下四大类： (1)地质研究方法：对岩体进行地质方面的研究始终是岩石力学研究的基础，在整个岩石工程过程中，地质性质的研究应当列在第一位。①岩石岩相、盐层特征的研究，如软弱岩体的成分、可溶盐类、含水蚀变矿物、不抗风化岩体成分以及原生结构。②岩体结构的地质特性研究，如断续结构面的几何特征、岩体力学特征、软弱面的充填物及地质特性。③赋存地质环境的研究，如地应力的成因、地下水分布与化学特征以及地质构造对环境的影响。 (2)物理力学研究方法：①岩体结构的探测，应用地球物理化学方法和技术来探查各种结构面的力学特征和化学特征。②地质环境的物理性质分析与测量，如地应力的形成机制及分布、地质环境中热力与水力存在的性状、水化学的分布特征，应用大规模地质构造层析技术、地质雷达探测技术确定岩体构造。③岩体物理力学性质的测定，如岩块力学特性的室内试验、原位岩体的力学性质测试、钻孔测试、工程变形监测、位移反分析等。主要运用的手段是基于震动的动态测试，如超声波测试、地震波测试、电磁波测试、计算机层析方法(CT)测试。这些测试利用岩体的波动特性，来研究岩体的力学特性。 (3)数学力学分析方法：岩石力学的研究，除了以上地质方法、物理力学方法的研究外，还要进行数学力学方法研究，从而构成岩石力学的理论基础，包括：①岩石本构关系的研究-对岩石进行宏观到细观甚至微观的力学特性研究。②数值分析方法。由于计算机计算性能的发展，岩石力学的数值分析方法得到了大力发展。在数值分析方法方面，由岩体连续力学发展到非连续力学，出现了离散元法(DEN)和不连续变形分析法(DDA)、流形法(BEM)、无单元法(EFM)和快速拉格朗日法(FLAC)。③多元统计和随机分析。这两种方法可以深人地研究因岩体介质的随机分布特性而造成传统方法难以解决的问题。④物理和数值模拟仿真分析。 (4)整体综合分析法：就整个工程进行多种分析的方法，并以系统工程为基础的综合分析。 3.石油工程岩石力学研究对象及特点 石油工程岩石力学所研究的，所涉及的地层深度大多在8000m范围内，研究对象主要是沉积岩层，岩石处于较高的围压、温度和孔院压力作用下其性质已完全不同于浅部地层，它可能经过脆-塑性转变成塑性，也可能由于高孔院压力的作用呈现脆性破坏。 (1)石油工程岩石力学所涉及的围压可达200MPa。非均匀的原地应力场形成了地层之间的围压，若垂向应力源于地层自重，那么应力梯度平均为0.023MPa/m，多数地区最大水平应力往往大于垂向应力，且两个水平地应力梯度的比值通常达到1.4~1.5以上。在山前构造带地区，不但地应力梯度高，最大和最小水平地应力的比值也很大。因此在研究地应力分布规律(包括数值大小及主方向)时，主要依靠水力压裂、岩石剩磁分析、地震和构造资料反演、测井资料解释等间接方法。 (2)石油工程岩石力学所涉及的温度可达250℃。一般的地温梯度是3℃/100m，高的可超过4℃/100m，具体的地温梯度往往需要实际测定。当温度超过150℃后，温度对岩石性质的影响将变得十分明显。 (3)石油工程岩石力学中所涉及到的孔隙和裂隙中的高压流体的孔隙压力可高达200MPa.一般情况下，常规的静水孔隙压力梯度为 0.00981MPa/m,但是异常高压可超过0.02MPa/m。 4.结束语 岩石力学是一门十分重要的，它涉及到了工程领域的各个行业。因此，正确理解学习岩石力学的理论知识以及探究其影响等具有十分重要的意义。 参考文献 [1]王路,徐亮,王瑞琮.岩石力学在石油工程中的应用[J].石化技术,2017, 24(3)：157-157. [2]陈勉.我国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用[J].岩石力学与工程学报,2003,23(14)：2455-2462. [3]杨永明,鞠杨,刘红彬,etal.孔隙结构特征及其对岩石力学性能的影响[J].岩石力学与工程学报,2009,28(10)：2031-2038. [4]陈新,杨强,何满潮,etal.考虑深部岩体各向异性强度的井壁稳定分析[J].岩石力学与工程学报,2005(16)：2882-2888. [5]陈德光,田军,王治中,etal.钻井岩石力学特性预测及应用系统的开发[J].石油钻采工艺,1995,17(5)：012-16. [6]王大勋,刘洪,韩松,etal.深部岩石力学与深井钻井技术研究[J].钻采工艺,2006,29(3)：6-10. [7]阎铁.深部井眼岩石力学分析及应用[D].2001. [8]陈新,杨强,何满潮,etal.考虑深部岩体各向异性强度的井壁稳定分析[J].岩石力学与工程学报,2005(16):2882-2888.
《石油工程岩石力学》教学大纲(刘向君)
《石油工程岩石力学》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程英文名称：Rock Mechanics for Petroleum Engineering 2、课程类别：专业选修课程 3、课程学时：总学时 32 ，实验学时：4 4、学分：2 5、先修课程：工程力学、地质学、石油工程专业课程 6、适用专业：石油工程 7、大纲执笔：石油工程教研室刘向君 8、大纲审批：石油工程学院学术委员会 9、制定(修订)时间：2006-11 二、课程的目的与任务 《石油工程岩石力学》课程是石油工程专业的一门应用基础课程，是石油工程专业改革与建设的产物。随着国内外油气田开发难度的加大，我国石油天然气工业迫切要求石油工程高等教育能够迅速提供大量思想素质高、知识面宽、基本功扎实、适应能力强和具有开拓创新能力的专业技术人才。因此，《石油工程岩石力学》课程也是应石油工业新形势而诞生的一门课程。 本课程强调理论与实践相结合，旨在培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生掌握分析及解决石油工程相关方面一般性问题的基础理论知识，为学生在其今后的工程实践方面，提供一定的启发和帮助。 三、课程的基本要求 为了达到该门课程的目的，就需要学生通过对该门课程的学习，不仅能够了解岩石力学的相关基础理论，而且应该具备应用岩石力学解决相关工程技术问题的意识。为此，要求： 1、掌握岩石力学的基本概念、基本理论、方法和原理； 2、岩石力学的基本研究内容与研究方法； 3、对常见工程问题如井壁稳定性等有个基本了解； 4、初步具备综合分析和应用岩石力学分析解决相关工程技术问题的能力。 四、教学内容、要求及学时分配 （一）理论教学 绪论（1学时） 建立岩石力学的概念、岩石力学研究对象的特殊性、石油工程岩石力学研究对象的特点，了解岩石力学在石油与天然气勘探开发中的重要作用，增强学生工程意识，激励学生学习该课程的积极性。 第一章岩石的分类及性质（2学时）
2010年西南石油大学博士研究生入学考试试题(石油工程岩石力学)
2010年西南石油大学博士研究生入学考试试题 （石油工程岩石力学）（180分钟） 一、名词解释（10分，任选5题，每题2分） 1、岩石各向异性 2、岩石泊松比 3、岩石韧度 4、岩石蠕度 5、岩石可钻性 6、地层破裂压力 7、泥浆密度窗口 8、压力敏感性地层 二、简述题（40分） 1、岩石力学研究在油气井钻井工程和油气田开采工程中有哪些 具体的应用？（5分） 2、获取岩石力学参数有哪些方法？（10分） 3、影响岩石力学性质的因素有哪些？（5分） 4、岩石力学参数中，哪两个参数是独立的变量（其他岩石力学参 数均可由这两个参数计算推导）？（2分） 5、通常情况下，杨氏模量E>剪切模量G.>体积模量K>，抗压强 度SC>抗剪强度SST>抗张（拉）强度ST，对吗？（3分）6、岩石力学参数有动、静态之分，如何由测井资料计算静态岩石 力学参数？（5分）
7、 抗压强度是一个常用的岩石力学参数，有单轴和三轴抗压强度之分，这两个参数是怎么来的？其数值大小上有什么关系？（5分） 8、 什么是岩石的本构关系（方程）？岩石的本构关系一般有几种类型？（5分） 三、 综述题（25分） 1、 获取地应力的大小和方向有哪些方法？叙述Kaiser 声发射法测试地应力的原理？该法测量的地应力一般对应水平方向的地应力吗？（15分） 2、 水力压裂缝高度预测中需要知道岩石破裂压力外，还需要哪些岩石力学参数？（5分） 3、 判断油气井出砂时，除生产压差这个参数外，还可用哪些岩石力学参数？（5分） 四、 综合计算与分析题（25分） 1、 根据摩尔-库伦准则在SH>SV>Sh 的前提下，推出直井井壁坍塌压力计算公式为BP= [] ，)/()1(2)3(22Yita K K Pp Aerf K C Sh SH Yita +-??+??--?? 已知井深3000-3010米泥质砂岩层的Pp=35MPa ，SH=70 MPa ，Sh=40 MPa ，C=25 MPa ，Yita=0.95，?=30ο，K=Ctg(45-?/2)，Aerf=0.25，泊松比μ=0.26，请利用此公式计算该深度段井壁地层的坍塌压力为多少MPa ？（10分） 2、通常描述岩石破坏有三大强度准则（破坏判断），即摩尔-库伦
最新石油工程岩石力学期末考试PPT整理之简答题
最新石油工程岩石力学期末考试PPT整理之简答题 （3*10=30分） 1.岩石力学的发展历史分为哪几个阶段？请简述一下每个阶段的特点. 答：按其发展进程可划分四个阶段： （1）初始阶段（19世纪末-20世纪初） 这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论，以解决岩体开挖的力学计算问题. （2）经验理论阶段（20世纪初-20世纪30年代）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题. （3）经典理论阶段（20世纪30年代-20世纪60年代）这是岩石力学学科形成的重要阶段，弹性力学和塑性力学被引入到岩石力学，确立了一些经典计算公式，形成围岩和支护共同作用的理论. 岩石力学发展到该阶段已经成为一门独立的学科. 在经典理论发展阶段，形成了“连续介质理论”和“地质力学理论”两大学派. （4）现代发展阶段（20世纪60年代-现在） 此阶段是岩石力学理论和实践的新进展阶段，其主要特点是，用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题，把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息
技术等方面的最新成果引入到岩石力学.而电子计算机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、数值方法、灰色理论、人工智能、非线性理论等在岩石力学与工程中的应用也提供了可能. 2.简述岩石力学的研究内容. 答：(1)岩石的变形特征;(2)岩体的变形与强度;(3)岩石的强度理论;(4)地应力的测量方法;(5)岩体力学的工程应用. 3.请简述岩石的蠕变及其机理. 答：岩石的蠕变：岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象. 岩石蠕变机理：化学键理论、破裂理论、摩擦理论、晶体缺陷理论 4.岩石蠕变可分为哪几个阶段？ 答：(1)瞬时变形（2)初始蠕变或阻尼蠕变(3)稳态蠕变或等速蠕变(4)加速蠕变. 5.为精确描述岩石复杂的蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，这些基本单元有哪些？ 答：这些基本单元有弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑形元件（摩擦块）. 6.岩石力学的性质有哪些？请简明阐述一下. 答：根据岩石的应力-应变-时间关系，可将力学性质划分为弹性、塑性、黏性.（弹性是指在一定的应力范围内，物体受
我国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用_陈勉
第23卷 第14期 岩石力学与工程学报 23(14)：2455～2462 2004年7月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July ，2004 2003年6月20日收到初稿，2003年8月20日收到修改稿。 * 国家自然科学基金项目(50274054)和教育部科学技术研究基金重点项目(01111)资助课题。 作者 陈 勉 简介：男，41岁，现任教授，主要从事石油工程岩石力学方面的研究。E-mail ：chenmian@https://www.360docs.net/doc/977476534.html, 。 我国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用 ＊ 陈 勉 (石油大学(北京)石油天然气工程学院 北京 102249) 摘要 论述了深层岩石力学的研究范围、特点，介绍了深层岩石力学的全尺寸钻井模拟试验，地应力、岩石断裂韧性、动静态岩石力学参数获取方法和技术，以及在钻井过程中的井壁稳定预测检测技术、水力压裂的室内物理模拟技术、数值模拟技术等问题的研究进展，并提出了深层岩石力学面临的挑战和需要解决的技术问题。 关键词 岩石力学，深部地层，石油工程 分类号 TE 21，TU 45 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)14-2355-08 REVIEW OF STUDY ON ROCK MECHANICS AT GREAT DEPTH AND ITS APPLICATIONS TO PETROLEUM ENGINEERING OF CHINA Chen Mian (Institute of Petroleum and Gas Engineering ，University of Petroleum ， Beijing 102249 China ) Abstract The scopes and characteristics of rock mechanics at great depth are discussed. This paper introduces the full-scale drilling system ，the measurement of geo-stresses ，rock fracture toughness ，static and dynamic rock parameters ，the advances in techniques of well-bore stability prediction and measurement during drilling ，and physical and numerical simulations of hydraulic fracturing ，in China. The challenges facing rock mechanics at great depth and technical issues to be solved are presented. Key words rock mechanics ，formation at great depth ，petroleum engineering 1 引 言 在深层岩石力学研究中，所涉及的地层深度大 多在2 000～8 000 m 范围内，研究对象以沉积岩层为主体，岩石处于较高的围压(可达200 MPa)、较高的温度(可达200 ℃)和较高的孔隙压力(可达200 MPa)作用下。这与水电站的坝基设计、高边坡稳定、隧道和巷道的开挖及支护、建筑的桩基工程、地下洞室、城市地铁建造等不超过1 000 m 深度的地表或浅层岩石力学问题不同，也不同于以火成岩和变质岩为研究主体，深度超过万米的下地壳、上地幔 岩石物理力学问题。 深层岩石力学所涉及的围压可达200 MPa 。事实上，地层的围压来源于非均匀的原地应力场，若 垂向应力源于地层自重，那么应力梯度平均为0.023 MPa/m ，多数地区最大水平应力往往大于垂向应力，且2个水平地应力梯度的比值常达1.4以上。在山前构造带地区，不但地应力梯度高，而且水平最大、最小地应力的比值也很大。因此，在研究地应力分布规律(包括数值大小及主方向)时，主要依靠水压致裂、岩石声发射试验、岩石剩磁分析、差应变分析、地震和构造资料反演、测井资料解释等间接方法。 深层岩石力学所涉及的温度可达200 ℃。一般
石油工程岩石力学实验数值仿真技术-石油工程论文-工程论文
石油工程岩石力学实验数值仿真技术-石油工程论文-工程论文 ——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印—— 摘要：采用先进的教学手段和教学方法是提高石油工程岩石力学教学质量的重要手段。在当今大数据飞速发展的时代，利用计算机对岩石的变形与破裂过程进行数值实验，不仅具有通用性强、方便灵活、具有可重复性等特点，而且通过数值实验可得到许多在常规实验中难以观测的重要信息，可作为石油工程岩石力学物理实验教学的重要补充。 关键词：石油工程；岩石力学；仿真；应力；应变 引言
为使学生更好地认识和理解石油钻井、开发过程中普遍存在的岩石力学问题，在石油工程岩石力学实验教学中，岩石的拉、压、剪基本实验及岩石的破裂与失稳过程是一个复杂而重要的基本实验教学内容[1]。由于井下高温高压并存，井下岩石材料的非均匀性、非连续性，以及外荷载作用下岩石组织结构之间相互作用的复杂性，当前的实验教学方法难以直接演示岩石变形及破坏的复杂现象，已有的理论解析方法仍然缺少对此过程有效的研究手段，且目前的物理实验不易对岩石的破裂与失稳过程等现象做准确的描述。石油工程岩石力学物理实验教学尚存些许不足之处，而数值实验方法可有效地克服此类问题。 1石油工程岩石力学仿真实验的必要性 （1）石油工程岩石力学物理实验教学内容时效性较差，创新性不足。随着大数据时代的来临，油气钻井、压裂技术已数据化、信息化，并朝向智能化发展，高校石油工程岩石力学实验也应与时俱进，及时更新实验内容、方法及手段[2]。而石油工程岩石力学出于成本及资源
利用率的考量，高校不可能将最新的岩石力学试验设备技术实时引进实验室，故如何使学生及时接触最前沿的石油工程岩石力学实验技术，有效拓宽思维空间，就成为一个亟待解决的问题。（2）石油工程岩石力学物理实验成本高，可重复性差。受到现场条件、人力、物力和财力的限制，通常的岩石力学实验教学很难通过大量的物理实验向学生直观演示各种岩石变形、破坏的复杂现象。（3）石油工程岩石力学物理实验过程演示直观性不足。由于岩石介质的复杂性，传统的物理实验测试方法很难全面地反映岩石在变形损伤演化和宏观破坏过程中的应力场、变形场等重要信息，而数值实验法可以取得较好的效果。（4）石油工程岩石力学物理实验缺乏必要的井下工况，可理解性较差。尽管岩石破坏试验可得到拉、压、剪等更基本数据，但与井下岩石结构破坏密切相关的工程力学现象，如井壁失稳、井下工具破岩、水力压裂等，通过实验室小型试样的加载试验是难以理解的，因为这些破坏不仅与构成岩石结构的材料性质有关，而且还涉及复杂的井下高温高压环境。 2石油工程岩石力学仿真实验实施方法
岩石力学与石油工程 第三章题目与答案
第二章 1，名词解释：岩体结构、岩体结构面、RQD 2，结构面按其成因通常分为哪几种类型，各有什么特点？ 3，结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？ 4，简述工程岩体分类的目的 5，如何通过岩体分级确定岩体的有关力学参数？ 第三章 1，名词解释：孔隙比、孔隙率、吸水率、渗透性、抗冻性、扩容、蠕变、松弛、弹性后效、长期强度、岩石的三向抗压强度 孔隙率n：岩石试样中孔隙体积Vv与岩样总体积V之比。 孔隙比e：指孔隙的体积VV与固体的体积Vs的比值 吸水率Wa：指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量Ww与岩样干重量Ws的百分率。wa=WW / Ws=（Wo-Ws）/ Ws ×100% 渗透性：指在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。渗透系数的量纲与速度的量纲相同。 岩石的抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的性能。 扩容：在岩石的单轴压缩试验中，当压力达到一定程度以后，岩石中的破裂或微裂纹继续发生和扩展，岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程，称之为扩容 蠕变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。 松弛：是指当应变不变时，岩石的应力随时间增加而不断减小的现象 弹性后效：是指在加荷或卸荷条件下，弹性应变滞后于应力的现象 长期强度：指长期荷载（应变速率小于10－6／s）作用下岩石的强度。 岩石的三向抗压强度：岩石在三向同时受压时每个单向分别的强度极限 2，岩石的结构和构造有何区别？岩石颗粒间的联结有哪几种？ 答：岩石结构：岩石中的矿物的结晶程度，颗粒大小，和形状以及彼此间的组合方式叫结构。(例如岩浆岩有：等粒结构，玻璃质结构等) 岩石构造：岩石中矿物集合体之间或集合体和岩石其他组成部分之间的排列方式以及填充方式叫构造.（岩浆岩的块状构造，沉积岩的层状构造等） 结构说的是细节 构造说的是整体 3，岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？
石油工程岩石力学教学大纲
石油工程岩石力学》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程英文名称：Rock Mechanics for Petroleum Engineering 2、课程类别：专业选修课程 3、课程学时：总学时32 ，实验学时：4 4、学分：2 5、先修课程：工程力学、地质学、石油工程专业课程 6、适用专业：石油工程 7、大纲执笔：石油工程教研室刘向君 8、大纲审批：石油工程学院学术委员会 9、制定（修订）时间：2006.11 二、课程的目的与任务 《石油工程岩石力学》课程是石油工程专业的一门应用基础课程，是石油工程专业改革与建设的产物。随着国内外油气田开发难度的加大，我国石油天然气工业迫切要求石油工程高等教育能够迅速提供大量思想素质高、知识面宽、基本功扎实、适应能力强和具有开拓创新能力的专业技术人才。因此，《石油工程岩石力学》课程也是应石油工业新形势而诞生的一门课程。 本课程强调理论与实践相结合，旨在培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生掌握分析及解决石油工程相关方面一般性问题的基础理论知识，为学生在其今后的工程实践方面，提供一定的启发和帮助。 三、课程的基本要求 为了达到该门课程的目的，就需要学生通过对该门课程的学习，不仅能够了解岩石力学的相关基础理论，而且应该具备应用岩石力学解决相关工程技术问题的意识。为此，要求： 1、掌握岩石力学的基本概念、基本理论、方法和原理； 2、岩石力学的基本研究内容与研究方法； 3、对常见工程问题如井壁稳定性等有个基本了解； 4、初步具备综合分析和应用岩石力学分析解决相关工程技术问题的能力。 四、教学内容、要求及学时分配 （一）理论教学 绪论（1 学时） 建立岩石力学的概念、岩石力学研究对象的特殊性、石油工程岩石力学研究对象的特点，了解岩石力学在石油与天然气勘探开发中的重要作用，增强学生工程意识，激励学生学习该课程的积极性。 第一章岩石的分类及性质（2 学时）
岩石力学与石油工程 第四章作业题
第四章 1，岩体原始应力状态与哪些因素有关 2，试述自重应力场与构造应力场的区别和特点 由地心引力引起的应力场称为重力应力场，重力应力场是各种应力场中惟一能够计算的应力场。地壳中任一点的自重应力等于单位面积的上覆岩层的重量，重力应力为垂直方向应力，它是地壳中所有各点垂直应力的主要组成部分，但是垂直应力一般并不完全等于自重应力，因为板块移动，岩浆对流和侵入，岩体非均匀扩容、温度不均和水压梯度均会引起垂直方向应力变化。构造应力是由地质构造运动形成的。当前的构造应力状态主要由最近一次的构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。构造应力主要表现为以水平应力为主，“在构造应力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情况下，水平应力分量的重要性远远超过垂直应力分量。” 3，什么是岩体的构造应力？构造应力是怎样产生的 岩体中由于地质构造运动引起的应力称为构造应力。当前的构造应力状态主要由最近一次的构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。由于亿万年来，地球经历了无数次大大小小的构造运动，各次构造运动的应力场也经过多次的叠加、牵引和改造。关于构造应力的形成有两种观点：地质力学观点认为是地球自转速度变比的结果；大地构造学说则认为是出于地球冷却收缩、扩张、脉动、对流等引起的，如板块边界作用力。 4，什么是侧压系数 γ，花岗岩处5，某花岗岩埋深一公里，其上覆盖地层的平均容重为3 = 25 kN m μ。该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应于弹性状态，泊松比3.0 = 力分别为多少。 6，简述地壳浅部地应力分布的基本规律 (1)地应力是一个相对稳定的应力场，它是时间和空间的函数； (2)实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量； (3)水平应力普遍大于垂直应力； (4)平均水平应力与垂直应力的比值随深度的增加而减小， (5)最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响。 7，地应力测量方法分哪两类？两类的主要区别在哪里？每类包括那些主要测量技术？ 8，简述水压致裂法的基本测量原理和主要优缺点。 对测试段钻孔用特制封隔器密封起来，然后对密封段加高压水直至孔壁岩石产生张裂隙。根据裂隙的方向及泵压的大小分析确定原岩的应力状态 （1）设备简单。只需用普通钻探方法打钻孔，用双止水装置密封，用液压泵通过压裂装置压裂岩体，不需要复杂的电磁测量设备。（2）操作方便。只通过液压泵向钻孔内注液以压裂岩体，观测压裂过程中泵压、液量即可。（3）测值直观。它可根据压裂时泵压(初始开裂泵压、稳定开裂泵压、关闭压力、开启压力)计算
中国石油大学岩石力学大作业
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 岩石力学大作业 所在院系：石油工程学院 班级：油气井14-1班 姓名：熊振宇 学号： 2014212020 完成日期：2015 年 5 月 13日
目录 第1章岩性分析 (1) 第2章利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比 (2) 2.1 纵横波速度的确定 (2) 2.2 弹性参数 (3) 第3章孔隙压力分析 (4) 第4章利用测井数据计算强度参数 (5) 第5章地应力 (7) 第6章安全泥浆密度窗口 (9) 6.1坍塌压力 (9) 6.2破裂压力 (10) 第7章出砂可能性分析 (10) 第8章合理完井方式推荐 (11) 第9章启裂压力的计算 (12) 第10章参考文献 (14)
第1章 岩性分析 根据自然伽玛测井数据，计算出不同井深处岩石的泥质含量： min max min GR I GR GR GR GR --= （1-1） 1 21 2 GR --= ?GCUR I GCUR Vsh （1-2） 式中 V sh ——泥质的体积含量； GCUR ——希尔奇指数，对于第三系地层取值3.7，老地层取值2，这里取3.7； I GR ——泥质含量指数； GR 、GR max 、GR min ——目的层的、纯泥页岩的和纯砂岩层的自然伽马值。 分析得到GR min =35.2，GR max =134.9。 VCL<0.3,Boit=0.8；5.03.0<≤VCL ,Boit=0.65；15.0≤≤VCL ,Boit=0.5。 泥质含量随井深剖面如图1所示： 图1 泥质体积含量 在砂泥岩剖面中，砂岩显示出最低值，粘土（泥岩、页岩）显示出最高值，
岩石力学在石油工程中的应用
岩石力学在钻井工程中的第一个应用就是岩石的研磨性和可钻性，钻井的过程就是钻头研磨破碎地层岩石，从而形成一个从地上联通地下的通道，钻头在岩层的钻井过程中，随着钻进深度的增加，地层岩石的力学性质也会随着变化，如硬度，强度，在钻井过程中，施工工具不能像在地面施工一样可以随时检测到是否正常运行，而且中路如果钻具损坏，那么钻具的跟换也十分麻烦，所以钻具的选择就影响到钻井的速度和成本 1?岩石力学在钻井工程中的应用 岩石研磨性：岩石研磨性即是岩石磨损与其相摩擦物体的能力，除金刚石制作的钻具外，其他淬火钢或者合金钢钻具在钻进过程中，会因为与岩石的摩擦而逐渐变钝，甚至损坏，所以研究不同地层对不同材质的钻头的研磨性对于钻头优选，降低钻井成本具有十分重大的意义。岩石可钻性：可钻性是表征破碎岩石的工具与岩石之间的力学参数，表示钻具钻进岩石的难易程度。目前岩石可钻性的研究方法分为三种：室内岩心分析、实钻数据分析、测井估分析。但是由于技术原因，目前对岩石可钻性的评估具有较大的局限，井壁稳定性：在石油工程发展早期，有很长时间人们都认为，井壁失稳是地应力和岩石自身强度作用引起的，认为只要加重钻井液密度就能克服这一问题，随着科学技术的发展和在井壁稳定方面研究的深入，钻井液和井壁岩石的物理—化学作用对井壁稳定性也被发现存在十分大的影响。当岩石钻开后，破坏了原来岩石中的应力平衡，井壁周围应力变化，形成次生应力，这样可以求出井壁各点应力，在与岩石的强度比较接可以比较理想的判断井壁是否失稳，但是实际情况却不是这样的，由于在钻井过程中，有钻井液代替了原有的岩石，因此钻进液的物理化学性质对井壁的稳定性也有十分大的影响。 2?岩石力学在采油工程中的应用 谈到采油工程，不得不谈到的就是出砂和防砂的问题。在管道打进地下之后，导致井壁附近岩石应力集中，岩石的垂向应力变得很大，井壁的水平应力相应增加，周围的岩石容易遭到破坏，尤其是对于胶结程度低的岩石，这种破坏就更加明显。在开采的过程中，随着流体流出，地层下面的压力减小，导致地下岩石承载能力减小，甚至垮塌，这样就会产生大量砂体。还有，在渗流过程中，流体对岩石的冲刷力和拖拽力也是不可忽略的。如果施与的生产压差太大的话，那么深流速度就很快，井壁附近流体对岩石的冲刷力就会很大，岩石经过长期强力的冲刷会被破坏而产生砂体。在油田进入开采的中后期，通常要大量注水注气，这样对储层骨架的破坏也是不容忽视的。地层胶结类型也会导致出砂，硅质铁质胶结最强，碳酸钙质次之，泥质胶结程度最差，因此地层岩石如果是泥质胶结则容易出砂。 必须做好防砂工作，这与岩石力学密切相关。压裂法原理是均质未压裂地层井底流体的流入模式可以简化为标准径向流。油井压裂以后，地层中形成具有高导流能力的裂缝，地层流体流入井底不再是径向流动，而是简化为垂直于裂缝的直线流和沿裂缝直线流入井底的直线流，又称为双线性流动模式。原油在裂缝中流动，阻力非常小，对裂缝壁面的拖拽力也很小，这样就不会使太多的砂砾脱离壁面而混入流体中。这时只用通过技术手段让裂缝成为垂直裂缝且指向井筒即可。机械防砂是技术原理是将筛管或割缝衬管下入井内防砂层段，然后用流体携带通过实际考察筛选出的大小合适的石子，将其充填于筛管和油层或套管之间，这样就形成一定厚度的砾石层，利用其阻止油层砂流入井内。在投入生产之后，原油和砂粒一同在裂缝与孔洞中渗流，油层中砂粒被阻挡于砾石层之外，长时间的累积会在砾石层外形成一个由粗到细的外壳，既使得石油可以从缝隙流动，又能有效阻止油层出砂。这样就相当于形成了孔隙极小但是联通的低渗透岩体，对于石油的开采来讲是一种良性循环。 3?结束语 石油工程是一门融合多学科知识的学科，需要结合很多的知识，而岩石力学作为一门研究岩石在外部力场中形变、破坏规律的学科，在现代的石油行业具有更重要的作用。新的油田在不断被发现，需要石油工程师根据复杂的地质条件，判断岩石的应力以设计合理的开采方案。而对于海上采油，我们面临的地质环境更为复杂，投入的资金更多。只有将岩石力学应用得当，才能让投入降到最低，产量真正满足国家的需求。 岩石力学在石油工程中的应用 王路?徐亮?王瑞琮 西南石油大学?四川?成都?610500 摘要：采油工程是通过一系列可作用于油藏的工程技术措施、使油、气畅流入井，并高效率地将其举升到地面进行分离和计量。本文对岩石力学在石油工程中的应用进行了阐述。 关键词：岩石力学?采油?水力压裂?钻井 Application?of?rock?mechanics?in?petroleum?engineering Wang?Lu，?Xu?Liang，?Wang?Ruicong Southwest Petroleum University， Chengdu 610500， China Abstract：Oil?recovery?engineering?involves?a?series?of?technical?measures?for?the?reservoir?to?flow?the?oil/gas?into?the?well?and?lift?it?to?the?ground?for?separation?and?measurement.?This?paper?describes?the?application?of?rock?mechanics?in?petroleum?engineering. Keywords：rock?mechanics；?oil?recovery；?hydraulic?fracturing；?drilling 157
石油工程岩石力学期末考试之名词解释
石油工程岩石力学期末考试之名词解释 1.岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有 关现象的一门新兴科学。一建筑世界《岩石力学研究的现状和未来》 岩石力学是运用力学和物理学的原理研究岩石的力学和物理性质的 一门科学，目的在于充分掌握和利用岩石的固有性质， 解决和解释生 产建设中的实际问题一《中国大百科全书一力学卷》 岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用科学， 探讨岩石对周围物 理环境中力场的反应的力学分支—美国科学院岩石力学委员会 2?粘性元件：简称牛顿体（N 体），它是应力与应变率服从粘性牛顿 定律的线性粘性体。 体。可用一个弹簧来模拟。 （弹性元件、粘性元件、塑性元件都是基本变形单元） 3?蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加 的现象。 岩石单元中孔隙体积V ?与实体骨架体积Vs 之间的比率 V V s 中的多数孔隙是相互连通的，在一定压差作用下，岩 石可以让流体在孔隙中流动的性质。 6?渗透率：用于表征岩石渗透能力的一个参数。 绝对渗透率K :岩石完全为某种流体所饱和时，岩石与流体不发生物 理化学反应，在压力作用下岩石允许该流体所通过能力的大小。 有效渗透率Ke :当岩石为两种或多种流体饱和时，岩石允许其中某 种流体渗透能力的大小，不论此时其流体流动与否。 相对渗透率Kr :岩石的有效渗透率与绝对渗透率的比值。 塑性元件：简称圣维南体 （S 体），其特性是：当应力小于屈服应力 时，介质完全不产生变形; 当应力大于屈服应力时，则产生塑性流动。 弹性元件：简称虎克体（ H 体），它是应力应变服从虎克定量的弹性 4孔隙度: 5.渗透性：
岩石力学的现状和未来
岩石力学研究的现状和未来
引 言 岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的一门新兴科 学。它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系，具有重要 的实用价值，而且也是力学和地学相结合的一个基础学科。 岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。早在远古 时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。 公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。公元前6世纪，巴比伦人在山区 修建了“空中花园”。公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河 坝。公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。公元前254年左右（秦昭王 时代）开始出钻探技术。公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌 石分水堰。公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。在20世纪初，我国杰出的工程 师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。在修建这些工 程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。但是，作为一门学科，岩 石力学研究是从20世纪50年代前后才开始的。当时世界各国正处于第二次世界大战以后的 经济恢复时期，大规模的基本建设，有力地促进了岩石力学的研究与实践。岩石力学逐渐 作为一门独立的学科出现在世界上，并日益受到重视。 目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过 50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深 部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km， 温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。今后，随着能源、交通、环保、国防等事业 的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。但是，国际上有许多工程由于对岩石力 学缺乏足够的研究，而造成工程事故。其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝 垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。 马尔帕塞薄拱坝，坝高60m，坝基为片麻岩，1959年左坝肩沿一个倾斜的软弱面滑 动，造成溃坝惨剧，400余人丧生。瓦依昂双曲拱坝，坝高261.6米，坝基为断裂十分发育 的灰岩。1963年大坝上游左岸山体发生大滑坡，约有2.7-3.0亿立米的岩体突然下塌，水 库中有5000万立米的水被挤出，击起250米高的巨大水浪，高150米的洪波溢过坝顶，死 亡3000余人。近年来，虽然岩石力学得到突飞猛进的发展，但与岩体失稳有关的大坝崩 溃，边坡滑动，矿山瓦斯爆炸，围岩地下水灾害等惨剧仍时有发生。诸如此类的工程实 例，都充分说明能否安全经济地进行工程建设，在很大程度上取决于人们是否能够运用近 代岩石力学的原理和方法去解决工程上的问题。当前世界上正建和拟建的一些巨型工程及 与地学有关的重大项目都把岩石力学作为主要研究对象。 第一节 国际岩石力学与岩石工程发展动态