2-1岩石骨架性质
整理[物理]岩石、碎石土分类及其力学性质指标
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(一) 岩土工程地质分类按照GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》,作为建筑地基的岩土, 可分为岩石、碎石、砂土、粉土、黏性土和人工填土等。
1.岩石的分类岩石应为颗粒间牢固联结, 呈整体或具有节理裂隙的岩体。
岩石的分类有地质分类和工程分类。
地质分类主要根据岩石的成因, 矿物成分、结构构造和风化程度, 可用地质名称加风化程度表达, 如强风化花岗岩、微风化砂岩等。
岩石按成因的类型, 可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩) 和变质岩三大类。
工程分类主要根据岩体的工程性状加以分类。
地质分类是一种基本分类, 工程分类是在岩石分类的基础上进行的。
(1)根据岩石的成因, 岩石可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩 (水成岩) 和变质岩三大类。
岩浆在向地表上升过程中, 由于热量散失逐渐经过分异等作用冷凝而成岩浆岩。
岩浆岩的分类见表Ⅰ-1。
表Ⅰ -1 岩浆岩的分类沉积岩是由岩石、矿物在内外力的作用下破碎成碎屑物质后,再经水流、风吹和冰川等的搬运、堆积在大陆低洼地带或海洋,再经胶结、压密等成岩作用而成的岩石。
沉积岩的分类见表Ⅰ-2。
表Ⅰ -2 沉积岩的分类变质岩是岩浆岩或沉积岩在高温、高压或其他因素作用下,经变质所形成的岩石。
变质岩的分类见表Ⅰ-3。
表Ⅰ -3 变质岩的分类(2)根据岩石的坚硬程度,岩石的分类见表Ⅰ-4。
表Ⅰ-4 岩石坚硬程度的划分(3)根据岩体完整程度的分类见表Ⅰ-5。
表Ⅰ -5 岩体完整程度划分注完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方。
(4)根据岩体基本质量等级的分类见表Ⅰ-6。
表Ⅰ-6 岩体基本质量等级分类(5)根据风化程度,岩石的分类见表Ⅰ-7和表Ⅰ-8。
表Ⅰ -7 岩体风化带表Ⅰ-8 岩石按风化程度分类注 1.波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比。
2.风化系数Kf为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。
3.花岗岩类岩石,可采用标准贯入试验划分,N≥50为强风化;50>N≥30为全风化; N<30为残积土。
学习笔记(基于Gassmann方程的流体替换技术研究)
基于Gassmann方程的流体替换技术研究 1、速度与弹性模量：2、常见的弹性参数：拉梅常数（λ、μ）、杨氏模量（E）、泊松比（ν）、体积模量（K）、剪切模量（G）、密度（ρ）、波速（Vp 、Vs）；对于均匀各向同性完全弹性介质，λ-μ、E-ν、K-G三对弹性模量，只需要已知其中一对，就可以确定另外两队，再结合地层密度，就可以确定整个介质或地层的纵横波速度Vp 、Vs。
【拉梅常数（λ、μ）：假设一个弹性体在纵向拉应力Pz作用下产生的纵向应变为ez ，可以用横的拉应力Px来阻止横向收缩，拉梅常数λ可以表示为：λ=Px/ez即横的拉应力与纵向应变之比，所以λ的意义就是衡量阻止横向压缩所需的拉应力的一个物理量，阻止横向压缩的拉应力越大，λ值就越大。
另一个拉梅常数μ其实也是切变模量，是在简单切向应力作用时，应力与应变的比例常数，其物理意义是衡量阻止剪切应变的一个物理量。
液体没有剪切应变，故μ=0。
】【杨氏模量（E）：胡克定律指出，在弹性限度内应力和应变成正比关系，当弹性体在弹性限度内被单向拉伸时，应力和应变的比值称为杨氏模量，用符号E 表示。
E=P/e杨氏模量E越大就表明该介质对外界拉伸力的抵抗力就越大，从而表明该介质在外界拉力作用下的形变就越小。
】【体积模量（bulk modulus）：物体在P0的压强下体积为V0，若压强增加dP(P0→P0+dP)，则体积减小dV，有K=dP/(-dV/V0)，K被称为该物体的体积模量；如在弹性范围内，则专称为体积弹性模量。
体积模量的物理意义是表示物体的抗压缩性质，体积模量越大表示在同一应力作用下的体积应变越大，越不抗压缩】【剪切模量（shear modulus）：是材料在剪切应力作用下，在弹性变形比例极限范围内，切应力与切应变的比值；它表征材料抵抗切应变的能力，模量大，则表示材料的刚性强。
】【泊松比（ν）：在拉伸或压缩形变中，纵向和横向增量的符号总是相反的，我们把介质的横向应变与纵向应变之比叫做泊松比。
油层物理-储层岩石特性
7 3
第六章储层岩石的流体渗透性
第一节
达西定律及岩石绝对渗透率
第一节
达西定律及岩石绝对渗透率
流量Q
或流速
Q
AP L
压差
P ( P 1 P 2 )
达西定律：
AP Q K L
式中：Q——在压差△P下，通过砂柱的流量，cm3／s；
好
中 等 差 无 价 值
Petro-Physics 油层物理学
中国石油大学（北京）
第四节
储层岩石的压缩性
当油层压力每 降低单位压力 时，单位体积 岩石孔隙体积 缩小值。 孔隙体积缩小 ， 才使油不断从 油层中流出。 （驱油动力）
一、岩石压缩系数（岩石弹性压缩系数）
C
Cf
Vb Vb p 1
孔隙度（φ）是指岩石中孔隙体积Vp与岩石总体积Vb的比值
Vp Vb
100 %
V V V b S S 100 % ( 1 ) 100 % V V b b
1、岩石的绝对孔隙度(φ) 岩石总孔隙体积（Va）可以细分为以下几种孔隙：
a
a可流动的孔隙体积
岩石总孔隙体积
{
1）连通孔隙体积又称为有效孔隙体积
S oi
V oi Vp
Soi＝1—Swi
3、当前油、气、水饱和度
油田开发一段时间后，地层孔隙中含油、气、
水饱和度称为当前含油、气、水饱和度，简称含油饱
和度、含气饱和度或含水饱和度。
5、残余油饱和度与剩余油饱和度
经过某一采油方法或驱替作用后，仍然不能采出而残留 于油层孔隙中的原油称为残余油，其体积在岩石孔隙中所占体 积的百分数称为残余油饱和度用 Sor 表示。可以理解，驱替后 结束后残余油是处于束缚状态、不可流动状态的。 剩余油主要指一个油藏经过某一采油方法开采后，仍不能 采出的地下原油。一般包括驱油剂波及不到的死油区内的原油 及驱油剂（注水）波及到了但仍驱不出来的残余油两部分。剩 余油的多少取决于地质条件、原油性质、驱油剂种类、开发井 网以及开采工艺技术，通过一些开发调整措施或增产措施后仍 有一部分可以被采出。剩余油体积与孔隙体积的之比称为剩余 油饱和度。
6-第二章-石料与集料
第二章-石料与集料第二章建筑材料《专业知识》科目考试内容及权重分配表本章历年考试内容及权重分配表第一节石料与集料一、石料1.1 石料的岩石学特性1.造岩矿物造岩矿物是具有一定化学成分和结构的天然化合物或单质，简称矿物。
大多数岩石由两种以上的矿物组成。
表2-1 几种代表性造岩矿物2.岩石的分类根据成岩条件将岩石分成三类:岩浆岩—深成岩、喷出岩、火山岩沉积岩—碎屑岩、粘土岩、化学及生物化学岩变质岩—片理状岩、块状岩表2-2 三种岩石种类的特性根据石料组成中二氧化硅成分含量的多少，将岩石分成不同酸碱性石料。
表2-3 岩石的酸碱性亲水系数：表明石料对水亲和力的大小。
亲水系数越大，说明石料与水的结合程度越高，相对应与沥青的结合力就越弱，所以石料的酸碱性直接影响到石料和沥青构成的混合料的性质。
因此为保证沥青混合料的强度，在选择岩石时必须优先采用碱性岩石1.2 石料的物理性质物理常数吸水性抗冻性1）物理常数岩石的物理常数：是反映材料矿物组成、结构状态和特征的参数，与岩石的技术性质有着密切的关系。
常用指标：密度和孔隙率（1）密度密度是指在规定条件下，岩石矿质实体单位体积的质量，根据体积定义的不同，可以分为真实密度和毛体积密度。
2）吸水性岩石吸水性是岩石在规定条件下吸水的能力。
指标：吸水率和饱和吸水率（1）吸水率：在规定条件（常温常压）下，岩石试样最大的吸水质量与干燥岩石试样质量之比，以百分率表示。
（2）饱和吸水率：在强制条件（常温真空）下，岩石试样最大吸水质量与干燥岩石试样质量之比，以百分率表示。
岩石的吸水性能有效的反映岩石裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和抗风化性。
3）抗冻性岩石的抗冻性，是指岩石在饱水状态下，经受反复冻融循环而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。
室内试验：抗冻性试验试件尺寸：直径和高为50mm圆柱体，或边长为50mm的正立方体。
（1）抗冻性评价指标：冻融质量损失率、冻融系数、饱水系数。
测井体积模型与阿尔奇公式
第二节纯岩石模型测井响应方程测井得到的是岩石物理参数，而测井解释的根本任务是把测井信息转化为地质信息，为此需建立测井解释模型，导出测井响应值与地质参数之间的数学关系；然后对测井资料进行加工处理和分析解释。
模型法则是研究、解决问题的根本性方法。
目前，在测井数据处理与解释中采用的解释模型有许多种，可按不同角度对它们大致分类。
按岩性分类有：纯岩石和含泥质岩石模型；单矿物、双矿物和多矿物模型；砂泥岩、碳酸盐岩、火成岩、变质岩模型。
按储集空间特征分类有：孔隙型、双重孔隙型、裂缝型和孔隙-裂缝型模型。
按孔隙流体性质与特征分类有：含水岩石和含油气岩石模型以及阳离子交换模型（I和双水模型）。
按建模方法分有：物理模型法、岩石物理实验法、概率统计模型法等。
本节主要介绍目前在测井数据处理与解释中广泛采用的岩石体积物理模型和阿尔奇实验公式。
§ 1.2.1 岩石体积物理模型由测井方法原理可知，许多测井方法的测量结果，实际上都可看成是仪器探测范围内各种岩石组分的某种物理量的平均值，并表示成单位体积岩石的物理量。
如岩石体积密度,可以看成是密度测井仪器探测范围内物质（骨架和孔隙流体）密度的平均值，即单位体积岩石的质量（g/cm 3）。
岩石中子测井值 \可以看成中子测井探测范围内岩石物质含氢指数的平均值，即单位体积岩石的含氢指数。
岩石自然放射性（GRUTh、K）、热中子宏观俘获截面X、体积光电吸收截面Pe声波时差△ t、电磁波传播时间t pi和幅度衰减（EATT等等，均可作同样解释。
总之，上述测井方法有两个共同特点：1）它们测量的物理参数可以看成是单位体积岩石中各部分的相应物理量的平均值；2）在岩性均匀的情况下，无论任何大小的岩石体积，它们对测量结果的贡献，按单位体积来说，都是一样的。
根据这些特点，我们在研究测井参数与地质参数的关系时，就可以避开对每种测井方法微观物理过程的研究，着重从宏观上研究岩石各部分（孔隙流体、泥质、矿物骨架）对测量结果的贡献，从而发展了所谓岩石体积物理模型（简称体积模型）的研究方法。
油层物理
(2)实验测定法（吸附法）
(3) 间接法
已知岩石的粒度组成分析资料，假定任一粒级直径为di 的颗粒，其质量百分数为gi,则在单位体积岩石中,直径 为di的颗粒的比面为：
S vi 6 1 di
gi %
考虑单位体积岩石中所有粒级的颗粒,则：
Sv
n
S vi
i 1
n
6 1 di
ps
一、岩石的压缩系数
定义：等温条件下，油层压力每降低单位压力时，
单位视体积岩石中孔隙体积的缩小值。
1、砂岩粒度组成的概念及测定方法 粒级：按砂粒大小范围所分的组。
粒级 划分 泥 (粘土 ) <0.01 粉砂 细粉砂 0.05~ 0.01 粗粉 砂 0.1~ 0.05 细砂 0.25~ 0.1 砂 中砂 粗砂 细砾 中砾 0.5~ 0.25 1~ 0.5 10~ 1 砾 粗砾 巨砾
粒度：岩石颗粒的大小。用其直径来表示（单位mm或μm）。
3、孔隙大小及其分选性
4、孔隙结构参数
◆分选系数、歪度、峰态
4、岩石微观孔隙结构
◆孔喉比：孔隙与
喉道直径的比值。
◆孔 隙 配 位 数 ： 每个孔道所连通的喉 道数。
◆孔 隙 迂 曲 度 ： 岩石两端面间连通 孔隙的最短路径与 直线距离的比值。
孔隙与喉道的配置关系
流体质点实际流经的 岩石孔隙长度与岩石 外观长度之比。
（2）分选系数 具体作法： 以累计质量25%,50%和75%三个特征点,
将累计分布曲线划分为四段。
特拉斯克(P.D.Trask)公式：
S
S—— 分选系数；
d 75 d 25
d75—— 累计分布曲线上,累计质量为75%处对应的粒级直径；
利用测井资料判断岩性及油气水层知识讲解
利用测井资料判断岩性及油气水层一、普遍电阻率测井（双侧向、三侧向、2.5m、4.0m、七侧向、微电极）1、基本原理：电阻率测井是由一个供电电极或多个供电电极供给低频或较低频电流I，当电流通过地层时，用另外的测量电极测量电位U，利用Ra＝K U/IK：电极系数Ra：视电阻率U：电位I：电流2、应用（1）求地层电阻率利用微球形聚焦、微电极，求取冲洗带电阻率。
利用浅侧向、2.5m求取侵入带电阻率。
利用深侧向、4.0m求取原状地层电阻率。
（2）确定岩性界面：利用微球形聚焦、微电极划分界面，界面划在曲线最陡或半幅点处。
利用侧向划分界面，界面可划在曲线半幅点处。
利用2.5m划分界面，顶界划在极小值，底界划在极大值。
（3）判断岩性泥岩：低电阻，微球形聚焦、微电极、双侧向基本重合，2.5m、4.0m平直。
灰质岩：高阻，微球形聚焦，微电极、双侧向基本重合，2.5m、4.0m都高。
盐膏岩：电阻特别高，井径不规则时深侧向＞浅侧向＞微球聚焦。
4.0m＞2.5m>微电极。
页岩、油页岩：高阻，井径不规则时微球、双侧向基本重合，4.0m>2.5m>微电极。
（4）判断油气水层①油气层：A、Rmf>Rw ，增阻侵入，随探测深度增加电阻率降低。
Rmf――泥浆滤液电阻率，Rw――地层水电阻率。
B、Rmf<Rw ，减阻侵入，随电探测深度增加电阻率增加。
②水层：A、Rmf>Rw，增阻侵入，R深＜R浅。
B、Rmf<Rw，减阻侵入，R深＞R浅。
C、Rmf≈Rw，则R深≈R浅。
R深――深电极R浅――浅电极（5）识别裂缝发育带碳酸盐岩剖面裂缝发育带，在高阻中找低阻。
二、感应测井1、基本原理感应测井是测量地层的电导率。
它是由若干个同轴线围组成的－组发射线圈和一组接受线围的复合线圈系。
当发射线圈发出恒定强度为20000周的高频率交变电流时，由此产生的交变磁场则在地层中感应次生电流，而次生电流在与发射线圈同轴的环形地层回路中流动，又形成了次生磁场，这样使在接受线圈中感应出电动势。
1.土的物理性质及工程分类
设土的总体积 V 1.0cm3
m V 1.67 1.0 1.67 g
m ms 1.67 ms 0.129 ms 1.48 g ms ms mw m ms 1.67 1.48 0.19 g
34
Gs 2.67
1-4 土的三相比例指标
Vw mw w 0.19 1.0 0.19cm3
结合水： 受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传 递静水压力，不能任意流动的水，称为结合水。 强结合水：紧靠于颗粒表面的水分子，所受电场的作 用力很大，几乎完全固定排列，丧失液体的特性而 接近于固体，完全不能移动，这层水称为强结合水
弱结合水：指强结合水以外，电场作用范围以内的水
自由水： 是存在于颗粒表面电场影响范围以外的水
1-1 概述
风化（物理、 化学）作用
搬运 沉积
ห้องสมุดไป่ตู้
岩石
岩石破碎 化学成分改变
大小、形状和 成分都不相同 的松散颗粒集 合体（土）
固相 土 液相 气相
土中颗粒的大小、成分及三相 之间的相互作用和比例关系， 反映出土的不同性质
1
1-1 概述 土的定义： 土是连续，坚固的岩石在风化作用下形成 的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在 各种自然环境中生成的沉积物。
（1—3）
23
1-4 土的三相比例指标
1. 试验指标（基本指标） ② 土粒比重（相对密度）Gs ：土粒比重定义为土粒的 质量与同体积 4C时纯水的质量之比，无量纲： ms s Gs （1—4） Vs w w
式中 w 为纯水在 4C 时的密度 ，取：
w 1.0 g cm
中 细 极细
0.5~0.25mm 0.25~0.10mm 0.10~0.05mm
矿物岩石学
矿物岩石学粘土矿物特征及其鉴定一、层状粘土矿物的分类、特征以及代表性矿物有哪些？（至少列举三种）层状硅酸盐粘土矿物的种类很多，根据其构造特点和性质，可以归纳为4个类组，主要有：高岭组，蒙蛭组，水化云母组和绿泥石组矿物。
1.高岭组又叫1：1型矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一类。
包括高岭石，珍珠陶土，迪恺石和埃洛石等。
高岭组的特点（1）1：1型的晶层结构晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成，硅片和铝片的比例为1：1.（2）非膨胀性相邻的晶层的层面不同，分别是硅面和铝面两个层面之间产生了较强的连接力，晶层的距离不变，不易膨胀。
（3）电荷数量少晶层内部硅片和铝片中没有或极少同晶替代现象（4）胶体特性较弱颗粒总表面积相对较小。
可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都较弱。
2.蒙蛭组又叫2：1型膨胀性矿物，包括蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。
蒙蛭组的特点（1）2：1型的晶层结构晶层由二层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型膨胀性矿物。
（2）胀缩性大该组矿物晶层的顶层和底层两个基面都有Si－O面所构成，所以当两个晶层相互重叠时，晶层相互间只能形成很小的分子引力。
晶层间的结合力很弱，故晶层的间距因水分的进入而扩张，因失水而收缩，蒙脱石晶层间距变化在0.96～2.14nm之间，具有很大的膨胀性。
（3）电荷数量大同晶替代现象普遍，蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2＋代Al3＋，而蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
（4）胶体特性突出蒙脱石颗粒细微，颗粒的总表面积大。
其可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都特别显著蛭石的颗粒比蒙脱石大，其表面积比蒙脱石小。
3.水化云母组又叫2：1型非膨胀性矿物或伊利组矿物。
伊利石是其代表。
水化云母组的特点（1）2：1型晶层结构晶层结构与蒙脱石相似，同样是由两层硅片夹一层铝片组成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型非膨胀性矿物。
（2）非膨胀性在伊利石晶层之间吸附有钾离子。
岩石学知识点
82、园度可分为三级：棱角状、次圆状和圆状。 83、按碎屑与杂基的相对含量可以分为杂基支撑和颗粒支撑两大
类。 84、按颗粒与填隙物的相对含量和相互关系可分为基底胶结、孔隙
胶结和接触胶结、溶蚀胶结。 85、陆源碎屑岩按粒度可分为：1、砾岩：碎屑直径2MM，2、砂
质。 58、按沉积物被搬运和沉积的方式为：机械搬运和沉积作用，溶解
物质的搬运和化学沉积作用，生物搬运和沉积作用等三种。 59、碎屑物的机械搬运形式包括：滚动搬运、跳跃搬运和悬浮搬运
等。 56、沉积分异作用：母岩风化产物以及其它来源沉积物，在搬运和
沉积过程中会按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表 依次沉积下来，这种现象称作地表沉积分异作用。沉积分异作用分为机 械沉积分异作用和化学沉积分异作用两类。
类、黑云母岩类。 37、超基性喷出岩的主要岩石类型为玻基纯橄岩、苦橄岩和科马提
岩。 38、基性岩类的主要侵入岩是暗色辉长岩、辉长岩、浅色辉长岩、
斜长岩、辉绿岩。 39、基性岩类的主要喷出岩是橄榄玄武岩、辉石玄武岩、斜长玄武
岩。
40、中性岩（闪长岩-安山岩类）侵入岩常见的种类有闪长岩、石英 闪长岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩和细粒闪长岩。
的水动力条件。 71、斜层理指在层的内部由一组倾斜的细层与层面或层系界面相
交，故又称为斜层理。 72、压扁层理是指层系界面呈波状起伏，波谷内夹有泥质压扁体的
一种层理。 73、波浪状层理由浪成沙纹迁移形成的交错层理，叫浪成沙纹层
理。 74、波痕是非粘性的沙质沉积物层面上特有的波状起伏的面状构
造。
75、泥裂是指泥质沉积物或灰泥沉积物暴露、干涸、收缩产生的裂 隙，在层面上呈多角形或网状龟裂纹，裂隙呈‘Ｖ’字形或‘Ｕ’字形。