岩石力学19
岩石力学主要知识点
1、岩石力学定义:研究岩石的力学性状（behaviour）的一门理论科学，同时也是应用科学；是力学的一个分支；研究岩石对于各种物理环境的力场所产生的效应。
初期阶段（地应力）：海姆静水压力假说，朗金假说，金尼克假说：经验理论阶段：普世理论，太沙基理论。
2、地下工程的特点:1).岩石在组构和力学性质上与其他材料不同，如岩石具有节理和塑性段的扩容(剪胀)现象等；2).地下工程是先受力(原岩应力)，后挖洞(开巷)；3).深埋巷道属于无限城问题，影响圈内自重可以忽略；4).大部分较长巷道可作为平面应变问题处理；5).围岩与支护相互作用，共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移；6).地下工程结构容许超负荷时具有可缩性；7).地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力；8).几何不稳定结构在地下可以是稳定的.3、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素：1).矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物;2).结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及相互结合的情况；3).构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
4、岩石力学是固体力学的一个分支。
在固体力学的基本方程中，平衡方程和几何方程都与材料性质无关，而本构方程（物理方程/物性方程）和强度准则因材料而异。
岩石的基本力学性质主要包括2大类，即岩石的变形性质和岩石的强度性质。
5、研究岩石变形性质的目的，是建立岩石自身特有的本构关系或本构方程(constitutive law or equation)，并确定相关参数。
研究岩石强度性质的目的，是建立适应岩石特点的强度准则，并确定相关参数。
6、岩石强度：岩石介质破坏时所能承受的极限应力；单轴抗压强度、单轴抗拉强度、多轴强度、抗剪强度。
7、研究岩石强度的意义：1）.岩石分类、分级中的重要数量指标；2).作为强度准则判别：当前计算点处于全应力应变曲线哪个区；3).计算处或测定处的岩土工程是否稳定；4).在简单地下工程条件下，可作为极限平衡条件(塑性条件)，求解弹塑性问题的塑性区范围，以及弹性区和塑性区的应力与位移.8、岩石的破坏形式:1).拉伸破坏: (a)为直接拉伸，(b)为劈裂破坏2).剪切破坏3)塑性流动4).拉剪组合9、岩石单轴强度定义:岩石试件在无侧限和单轴压力作用下抵抗破坏的极限能力；公式: σc=P/A 式中，σc——单轴抗压强度，MPa，也称无侧限强度；P——无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载; A ——试件的截面面积。
精品课程《岩石力学》ppt课件(全)
具体而言，研究岩石在荷载作用下的应力、变形和破坏 规律以及工程稳定性等问题。
上述定义是把“岩石”看成固体力学中的一种材料，然而
岩石材料不同于一般的人工制造的固体材料，它是
一种典型的“连续介质”，具有复杂的地质构造和赋
存条件的天然地质体。
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三、岩石力学理论的发展简史
1. 初始阶段(19世纪末~20世纪初)
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（2）60年代初意大利Vajont大坝水库高边坡的崩溃 意大利Vajont拱坝，坝高262m，
于1959年建成，是当时世界上 最高的拱坝。1963年10月9日 夜，由于大坝上游山体突然滑 坡，约2.5亿立方的山体瞬时涌 入水库，涌浪摧毁上游及下游 一个小镇与邻近几个村庄，造 成约2500人死亡，整个灾害的 持续时间仅仅5分钟。
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一、引言
1. 人类活动与岩石工程（Rock Engineering）
岩石圈是人类赖以生存的主要载体，人类的大部分活动都 是在岩石圈上进行的：
远古
约4700年前 公元1600年
19世纪
石器，穴居 金字塔（146.5m) 火药采矿 铁路隧道技术
20世纪 大型水电工程
岩基、边坡，地下 洞室，隧道工程等
普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说，即普氏理论．
围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于 冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分．
太沙基(K．Terzahi)理论 围岩塌落成矩形，而不是抛物线型．
优点与缺点
上述理论在一定历史时期和一定条件下还是发挥了一定作用的， 但是围岩的塌落并不是形成围岩压力的惟一来源，也不是所有 的地下空间都存在塌落拱．围岩和支护之间并不完全是荷载和 结构的关系问题，在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载 系统，而且维持岩石工程的稳定最根本的还是要发挥围岩的作 用．
岩石力学习题库及答案
《岩石力学》习题库及答案02(共62页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--练习题岩石与岩体的关系是（ B ）。
（A）岩石就是岩体（B）岩体是由岩石和结构面组成的（C）岩体代表的范围大于岩石（D）岩石是岩体的主要组成部分大部分岩体属于（ D ）。
（A）均质连续材料（B）非均质材料（C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料岩石的弹性模量一般指（ B ）。
（A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量（C）切线模量（D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（ D ）。
（A） B、（C）（D）由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（ B ）。
（A）脆性材料（B）延性材料（C）坚硬材料（D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征剪胀（或扩容）表示（ D ）。
（A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象（C）裂隙逐渐涨开的一种现象（D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象剪胀（或扩容）发生的原因是由于（ D ）。
（A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的（C）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的岩石的抗压强度随着围岩的增大（A ）。
（A）而增大（B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（ B ）。
（A）抗压强度（B）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D）剪切强度9、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（ D ）。
（A）它不是针对岩石材料的破坏准则（B）它认为材料的破坏是由于拉应力所致（C）它没有考虑岩石的非均质特征（D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用10、岩石的吸水率是指（ B ）。
（A）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比（B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比（C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比（D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比11、已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为，则该岩石（ A ）。
岩石力学与工程课后习题与思考解答
岩石力学与工程课后习题与思考解答(总19页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一章岩石物理力学性质3.常见岩石的结构连接类型有哪几种各有什么特点答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连接和胶结连接。
结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。
这类连接使晶体颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，抗风化能力强；胶结连接指岩石矿物颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起，这种连接的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。
7.岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。
答：岩石在单轴压缩载荷作用下，破坏形式包含三种：X状共轭面剪切破坏、单斜面剪切破坏和拉伸破坏。
前两类破坏形式主要是因为轴向主应力因起破坏面的剪应力超过岩石最大剪应力而导致的破坏；后一类破坏主要是因为轴向主应力引起破坏面横向拉应力超过岩石最大拉应力而导致的破坏。
9.什么是全应力-应变曲线，为什么普通材料试验机得不出全应力-应变曲线？答：能全面反映岩石受压破坏过程中的应力、应变特征，特别是岩石破坏后的强度与力学性质变化规律的应力应变曲线就叫全应力-应变曲线。
普通试验机只能得出半程应力-应变曲线不能得出全应力-应变曲线的原因是由于试验机的刚性不足，在岩石压缩过程中，试件受压，试验机框架受拉，随着岩样不断被压缩，试验机发生的弹性变形以应变能形式存于机器中，当施加压力超过岩石抗压强度，试件破坏，此时，试验机迅速回弹，被存于试验机中的应变能瞬间释放到岩石试件中，引起岩石的激烈破坏和崩解，因而造成无法获得岩石在超过峰值破坏强度后受压的应力应变曲线。
10.如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、流变和反复加、卸载作用下的破坏？答：（1）如下图示全应力应变曲线：左半部A的面积代表，达到峰值强度时，积累在试件内部的应变能，右半部B 代表试件从破裂到破坏所消耗的能量。
若A＞B，说明岩石破坏后尚余一部分能量，这部分能量突然释放就会产生岩爆，若A＜B，则说明应变能在破坏过程中全部消耗掉，因而不会产生岩爆。
岩石力学复习资料
9． 结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？答：结构面的剪切变形、法向变形与岩石强度、结构面粗糙性和法向力有关。
10.结构面力学性质的尺寸效应体现在哪几个方面？答：结构面试块长度增加，平均峰值摩擦角降低，试块面积增加，剪切应力呈现出减小趋势。
此外，还体现在以下几个方面：（1）随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大；（2）试块尺寸增加， 剪切破坏形式由脆性破坏向延伸破坏转化；（3）尺寸增加，峰值剪胀角减小，结构面粗糙度减小，尺寸效应也减小。
12.具有单结构面的岩体其强度如何确定？答：具有单结构面的岩体强度为结构面强度与岩体强度二者之间的最低值。
结构面强度为：σ1 = σ3+2 ⋅ (C j +σ3⋅tg φj )(1 -tg φj ctg β ) ⋅ sin 2β岩体强度为：σ=1 + sin φσ +2 ⋅C ⋅ cos φ 1- sinφ3 1 - sin φ118.岩体质量分类有和意义？答：为了在工程设计与施工中能区分岩体质量的好坏和表现在稳定性上的差别，需要对岩体做出合理分类，作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的依据之一，也是岩石力学与工程应用方面的基础性工作。
19.CSIR 分类法和Q 分类法各考虑的是岩体的哪些因素？答: 岩体地质力学分类是由岩体强度、RQD 值、节理间距、单位长度的节理条数及地下水５种指标分别记分，然后累加各项指标的记分，得出该岩体的总分来评价该岩体的质量。
CSIR=A+B+C+D+E＋FA——岩体强度（最高15分）；B——RQD 值（最高分20分）；C——节理间距（最高分20 分）D——单位长度的节理条数（最高分30 分）E——地下水条件（最高分15 分）。
F——节理方向修正分（最低－60，见表2-17b）巴顿岩体质量（Q）分类由Barton 等人提出的分类方法：Q ＝RQD⋅J r⋅Jw J n J aSRF考虑因素: RQD——岩石质量指标；J n——节理组数；J r——节理粗糙系数；J a——节理蚀变系数；J w——节理水折减系数；SRF——应力折减系数。
岩石力学知识点整理
岩石力学知识点整理采矿 12-1 班矿山岩石力学知识点整理一、名词解释 1. 岩石力学：研究岩体在各种不同受力状态下产生变形和破坏规律的科学。
2. 质量密度（ρ）和重力密度(γ)：单位体积的岩石的质量称为岩石的质量密度。
单位体积的岩石的重力称为岩石的重力密度(重度)。
所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体积。
γ＝ G/Vγ＝ρg (kN /m3)式中：G――岩石试件的重量(kN) ；V——岩石试件的体积(m3)3. 岩石的相对密度就是指岩石的干重量除以岩石的实体积（不包括岩石中孔隙体积）所得的量与 1 个大气压下 40C 纯水的容重之比值。
Gs——岩石的相对密度；GsWs Vs? wWs——干燥岩石的重量(kN);Vs——岩石固体体积(m3);w —— 40C 时水的重度（kN/m3）4. 孔隙率是岩石试件内孔隙的体积占试件总体积的百分比。
n ? VV ? 100% Vn ? 1? ?d Gs?w5. 孔隙比是指岩石试件内孔隙的体积（V v)与岩石试件内固体矿物颗粒的体积（Vs)之比。
e ? VV ? VV ? n Vs V ? VV 1 ? n1采矿 12-1 班6. 岩石含水率(V1 )：是指天然状态下岩石中水的重量W1 与岩石烘干重量Wd 之比。
V1W1 Wd100%7.岩石的饱水率（V2 ）是指高压（150 个大气压）或真空条件下，岩石吸入水的重量W2 与岩石干重量之比，即V2W2 Wd100%8.岩石的饱水系数（ KS ）是指岩石的吸水率与饱水率之比，即 KSV1 V29. 软化系数：是指岩石试件在饱水状态下的抗压强度（? c ）与在干燥状态下的抗压强度（? 'c ）的比值，即??c ? 'c。
10. 透水性是指在一定的压力作用下，地下水可以透过岩石的性能称为岩石的透水性，其衡量指标为渗透率。
11.岩石的碎胀性是指岩石破碎后其体积比原体积增大的性能。
12.结构面：是指具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维面状地质界面。
2019年第十届中国岩石力学与工程学会科学技术奖
2019年第十届中国岩石力学与工程学会科学技术奖
评选结果公示
第十届中国岩石力学与工程学会科学技术奖评审会议于2019年8月31日在北京召开。
评审委员会由包括九位院士在内的十五位岩石力学与工程领域的权威专家组成，国家最高科技奖获得者、中国工程院院士钱七虎担任评审委员会主任，中国科学院院士、学会理事长何满潮和中国工程院院士、副理事长康红普担任评审委员会副主任。
经评审委员会评审，评选出特等奖2项，一等奖9项，二等奖16项，现予公示。
公示时间从2019年9月5日-16日。
评审结果见附件。
附件：
1. 第十届中国岩石力学与工程学会科学技术奖（自然科学奖）评
审通过项目目录
2.第十届中国岩石力学与工程学会科学技术奖（技术发明奖）评
审通过项目目录
3.第十届中国岩石力学与工程学会科学技术奖（科学技术进步奖）
评审通过项目目录
通讯地址：北京市朝阳区北土城西路19号，中国岩石力学与工程学会邮编：100029
中国岩石力学与工程学会
2019年9月5日
附件1
第十届中国岩石力学与工程学会科学技术奖（科学技术进步奖）评审通过项目目。
岩石力学
一、名词解释：1、岩石力学：研究岩石的力学性状和岩石对各种物理环境的力场产生效应的一门理论科学，是力学的一个分支，同时它也是一门应用科学。
2、岩石：是由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而成的多种矿物颗粒集合体，是组成地壳的基本物质。
3、岩体：是地质体，它的形成于漫长的地质年代有关，它是一定工程范围内的自然地质体，经过各种地质运动，内部含有构造和裂隙。
4、结构面：①指在地质历史发展过程中岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。
②又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。
5、岩石结构：结构面和结构体在岩体内的排列组合形式，称为岩体结构。
6、软化系数：指岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值7、弹性模量：弹性范围内轴向应力与轴向应变之比。
8、变形模量：岩石在单轴压缩条件下，轴向应力与轴向应变之比。
9、泊松比：岩石在单向受压条件下，横向应变与纵向应变之比10、抗压强度：是指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值。
11、抗拉强度：是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值。
12、抗剪强度：是指岩石抵抗剪切破坏的能力13、流变性：指在外界条件不变时，岩石应变或应力随时间而变化的性质。
14、蠕变：在大小和方向都保持不变的外力作用下，变形随时间不断增长的现象。
15、准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。
16、完整性系数：是岩体中纵波速度和同种岩体的完整岩石中纵波速度之平方比。
17、普氏系数：岩石单轴抗压强度的十分之一。
18、RQD ：指大于10cm 的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。
19、原岩应力：岩石是地球表层的物质，在漫长的地质年代里，由于地质构造运动等原因使地壳物质产生了内应力效应在，这种应力称为地应力或原岩应力。
20、自重应力：由于岩体自重而产生的天然应力叫自重应力。
岩石的物理力学性质下岩石力学课件PPT
dilatancy）
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第2章 岩石的物理力学性质
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第2章 岩石的物理力学性质
5. 岩石的各向异性 岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的现象
称为岩石的各向异性。
z
zx
ij =
x xy xz yx y yz
zx zy z
xy y yz
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x
ij =
x xy xz yx y yz
zx zy z
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第2章 岩石的物理力学性质
• 极端各向异性体的应力－应变关系
在物体内的任一点沿任何两个不同方向的弹性性质都互不相同，任何一个应力分量都会引起六个 应变分量。三向应力状态下，弹性矩阵为对称矩阵，36个弹性常数只有21个是独立的。
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第2章 岩石的物理力学性质
弹性模量(modulus of elasticity)：加载曲线直线段的斜率，加载曲线直线段大致与卸载曲线的割线相平 行。
E
变形模量(modulus of deformatieon)：取决于总的变形量，即弹性变形与塑性变形之和，它是正应力与总
的正应变之比，它相应于割线OP的斜率。
由开尔文模型与马克斯威尔模型串联而组成，蠕变曲线上开始有瞬时变形，然后剪应变以指数递减的速率增长，最后趋于不变速率增长。
各向同性体的弹性参数中只有2个是独立的，即弹性模量 和泊松比 。
混凝土圆柱体三向
受压试验时，轴向
应力—应变曲线
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Faculty of Civil Engineering, Chongqing University
岩石力学复习资料
岩⽯⼒学复习资料1. 岩⽯在反复冻融后其强度降低的主要原因是什么?①构成岩⽯的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时由于矿物的涨缩不均⽽导致岩⽯结构的破坏②当温度减低到0℃以下时岩⽯孔隙中的⽔将结冰，其体积增⼤约9%，会产⽣很⼤的膨胀压⼒，使岩⽯的结构发⽣改变，直⾄破坏2. 岩⽯试件在单轴压⼒作⽤下常见的破坏形式有哪些？①单轴压⼒作⽤下时间的劈裂②单斜⾯剪切破坏③多个共轭斜⾯剪切破坏3.影响单轴抗压强度的因素有哪些？端部效应，试件的形状和尺⼨，加载速率4. 巴西劈裂试验测得的是岩⽯的哪个强度指标？为什么?岩⽯抗拉强度。
根据弹性⼒学公式，沿竖直直径长沙⼏乎均匀的⽔平⽅向拉⼒，在试样的⽔平⽅向直径平⾯内，产⽣最⼤的压应⼒。
可以看出，圆柱体试样的压应⼒只有拉应⼒的3倍，但岩⽯的抗压强度往往是抗拉强度的10倍，这表明岩⽯试样在这样条件下总是受拉破坏⽽不是受压破坏。
因此我们可以⽤劈裂法来确定岩⽯的抗拉强度。
5. 库伦准则的适⽤条件。
①库伦准则是建⽴在试验基础上的破坏数据②库伦准则和莫尔准则都是以剪切破坏做为其物理机理，但岩⽯试验证明岩⽯破坏存在⼤量的微破裂，这些微破裂是张拉破坏⽽不是剪切破坏③莫尔库伦准则适⽤于低围压的情况6. 岩⽯单轴压缩状态下的应⼒-应变曲线⼀般可分为那四个阶段？①在OA区段内，曲线稍微向上弯曲，属于压密阶段，这期间岩⽯中初始的微裂隙受压闭合②在AB区段内，接近直线，近似于线弹性⼯作阶段③BC区段内，曲线向下弯曲，属于⾮弹性阶段，主要是再平⾏于荷载⽅向开始逐渐⽣成新的微裂隙以及裂隙的不稳定④下降段CD 为破坏阶段，C点的纵坐标就是单轴抗压强度Rｃ7. 岩⽯全程应⼒-应变曲线的作⽤是什么？岩爆的预测，蠕变的预测，疲劳破坏8. 蠕变分为哪⼏个阶段？初始蠕变段，等速蠕变段，加速蠕变段9. 为何岩⽯的蠕变曲线很难测得？10. 在⼀定法向应⼒作⽤下，结构⾯在剪切作⽤下产⽣的切向变形形式有哪两种？①对⾮充填粗糙结构⾯，随剪切变形的发⽣，剪切应⼒相对上升较快，当达到剪应⼒峰值后，结构⾯抗剪能⼒出现较⼤的下降，并产⽣不规则的峰后变形或滞滑现象②对于平坦的结构⾯，初始阶段的剪切变形曲线呈下凹型，随剪切变形的持续发展，剪切应⼒逐渐升⾼但没有明显的峰值出现，最终达到恒定值。
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第四节 应用实例
某油田井深为2600米的砂岩地层，强度符合库 伦-莫尔准则，其内聚力为6.0Mpa，内摩擦角43.8，泊
松比为0.2，单轴抗拉强度为0。地层的上覆岩层压力 梯度为22.6Kpa/m，地层孔隙压力梯度为12.2Kpa/m， 假设水平地应力均匀，且其应力梯度为17.0Kpa/m。 试确定打开该砂岩层的合理泥浆密度范围？
井壁破裂的判据
对于拉伸破坏一般采用最大拉应力理论：
σ3-αPp=-σ t 其中σ 3为井壁上的最小主应力； σ t为地层的抗拉强度。
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对于直井，均匀水平地应力的情况，有：
Pf= Pw=2σh+ σ t-αPp
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对于直井，非均匀水平地应力的情况： Pf= Pw=3σh-σH+ σt -αPp
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在上述假设条件下，考虑井眼的应力集中，得出 直井的破裂压力表达式：
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根据上两式，可以把黄荣樽法的表达式改写为：
其中 K=ω1-3 ω
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第三节 采油过程的水力压裂
一、水力压裂的作用
水力压裂作为一项增产措施自50年代出现以来，
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2、Stephtn法（1982）
Stephtn法的基本假设和Eaton法一样，不同的是 Stephon认为地层中存在水平均匀构造应力。其表达式 如下：
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Stephon法和Eaton法的区别在于Stephon法把构 造应力所产生的影响从地层泊松比中分离出来。这样
就有可能在计算时采用岩层的实际泊松比，而不象 Eaton那样是靠破裂压力反算出来的。
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因此打开该砂岩层的合理泥浆密度范围是： ρ=1.16~2.18g/cm3
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第九章 水力压裂 第一节 概述
一、定义
当井眼压力足够高时，井壁会劈开一条裂缝，这 一过程称为水力压裂。
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漏失实验过程：关井，用水泥车通过钻杆泵入泥
浆，记录压力和时间或泵入量。当压力偏离直线时， 停泵。 典型的漏失实验曲线如下图所示：
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如果想从漏失实验中获取更多的地层信息，实验 过程应如图9-4所示：
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二、水力压裂裂缝扩展规律
裂缝总是沿着最有利的方向扩展和传播，一般的 情况下裂缝沿垂直于最小主地应力的方向扩展。由于
最小主地应力一般都是水平方向，因此裂缝一般是垂
直缝，对于直井，裂缝如下图所示。
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井眼中，水力压裂会在垂直于最小地应力的方向 产生两个对称的裂缝翼。如果两个水平地应力相等，
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（4）裂缝重张压力Pps，瞬时停泵后启动注入
泵，从而使闭合的裂缝重新张开。由于张开闭合裂缝 所需的压力Pr与破裂压力Pf相比不需要克服岩石地拉 伸强度，因此可以近似认为破裂层地抗拉强度等于这 两个压力的差。即：
σz=Pf - Pr 当地层存在大量微裂隙时，地层破裂压力并不比 传播压力有明显升高。
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解：（1）原地应力状态的确定
上覆岩层压力 σν=22.6×2600＝58.7Mpa
水平地应力 σ H= σ h=17.0×2600=44.20Mpa （2）地层孔隙压力 Pp=12.2×2600=31.72Mpa
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（3）地层破裂压力
Pf=2σh+ σ1-Pp
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二、地层破裂压力预测
通过漏失试验只能确定套管鞋下某一段地层的最
小破裂压力值。但对整个井身面来说，并不总是遵循 井深从上到下，地层破裂压力由小变大的规律。井下 深部发生井漏也是不罕见的。因此在钻井之前能够预 测出地层破裂压力，是实际工程的需要。
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3、利用水力压裂进行地应力现场测量
分析水力压裂过程可获得许多地层的力学信息， 尤其是地应力的大小与方向。
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第二节 钻井过程中的地层破裂压力
一、漏失试验
在钻井过程中最容易出现破裂的层位是套管鞋附 近。因此漏失试验是在下套管固井后，钻十几米后做， 以确定地层的最小破裂压力梯度。
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（1）破裂压力Pf，压力最高点，反映液柱压力克 服地层的强度使其破裂，形成裂缝，泥浆向裂缝中充 填，其后压力下降。 （2）传播压力Ppro，压力趋于稳定，使裂缝向远 处延伸。
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（3）瞬时停泵压力Ps，当裂缝延伸到离开井壁应 力集中区，即6倍井眼半径以远时（估计以破裂点起的 经历1分钟左右），进行瞬时停泵。记录下停泵时的压 力Ps。由于此时裂缝仍张开，应与垂直裂缝地最小地 应力值相平衡，即Ps=σh。此时随着停泵时间的延长， 泥浆向裂缝两壁渗滤，液压下降。由于地应力的作用， 裂缝将闭合。
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（3）钻井液在压力作用下沿裂隙侵入，张开裂缝只需克
服垂直裂缝面的地应力。
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在以上假设的前提条件下，Eaton得到破裂压力
预测模式为：
Eaton法适用于地层沉积较新，受构造影响小的连 续沉积盆地。面对于地层年代较老，构造运动影响大 的区域，其预测效果欠佳。
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无论是Eaton法还是Stephon法都是没有考虑井眼围
岩的应力集中。
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3、黄荣樽法（1984） 在上世纪80年代，石油大学黄荣樽教授提出了新 的预测地层破裂压力的方法，其基本假设如下： （1）地层处于非均匀构造应力的作用之下； （2）井眼附近存在应力效应；
（3）井壁破裂的原因是井壁应力超过岩层抗拉强度。
得到了广泛的应用。概括起来水力压裂有如下四种基 本用途。
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1、克服近井地带污阻
目前的钻井技术不可避免的造成近井地带的污染， 它包括钻井液的液相污染和固相污染，这些污染常使 油气从地层流入井内的能力大为减弱。 水力压裂可以改造污染带，提高其渗透性，建立良 好的油流通道。 水力压裂后的油气产量可增加几倍和几十倍。
力压裂是开发生产过程中的重要增产措施。
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在流体压力作用下裂缝张开，如果井眼压力减小裂
缝会重新闭合、而利用裂缝来增加油流通道，就应该使
裂缝保持张开。通常用泵泵入砂粒或其他支撑剂使裂缝 张开，形成高渗透性地油流通道，如图9-2所示。
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裂缝方向就很难确定。
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三、水力压裂的作用
1、钻井过程中的水力压裂 在钻井过程中，意想不到的水力压裂会导致井漏，
这是一个经常出现又很难对付的问题。严重时会造成
井眼失控而发生井下井喷。
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2、开发过程中的水力压裂
在生产过程中，为了扩大油藏和井眼的通道，要 主动压裂地层，这是一项非常有效的增产措施，既水
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2、压开深远裂缝，提高井的产能 利用深穿透裂缝可以从一般油层中采出更多的石 油，使油井的控制面积增大。对于渗透性极低、能慢 慢渗油的地层提供大的泄油面积，从而最大限度油井 的控制面积增大。使原来被认为无开采价值的地区， 现在也能进行有经济意义的开采。 同时，深穿透裂缝能够恢复并延长油井寿命。
=2×44.2+0-31.52=56.68Mpa 当量泥浆密度为： ρf=100Pf/H=100×56.68/2600=2.18g/cm3
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（4）地层坍塌压力
井壁上的应力分量为：
σr=Pw σθ=2σ h-Pw=88.4-Pw σ z= σν=58.76
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到目前为止，国内外的研究地层破裂压力的预测 方法上已经提出过许多模式。由于他们所考虑的因素
和假设地条件不同，模式之间也存在较大的别差。
下面介绍几个有影响的方法。
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岩石力学Biblioteka 301、Eaton法（1969） Eaton法在美国海湾地区应用比较广泛。该方法 的前提条件是： （1）岩层处于均匀水平地应力状态； （2）地下岩体充满节理、层理和微裂隙；