巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)方案

1、實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)一單軸壓縮試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)得目得以白堊系軟巖為研究對(duì)象，設(shè)置不同得凍結(jié)溫度,分別對(duì)巖樣進(jìn) 行一次凍融循環(huán)，并測(cè)定其凍融前后得單軸抗壓強(qiáng)度與楊氏彈性模 量，且繪出應(yīng)力一應(yīng)變曲線。當(dāng)無(wú)側(cè)限試樣在縱向壓力作用下出現(xiàn)壓 縮破壞時(shí)，單位而積上所承受得載荷稱(chēng)為巖石得單軸抗壓強(qiáng)度,即式樣 破壞時(shí)得最大載荷與垂直與加載方向得截面積之比.本次試驗(yàn)主要測(cè)定飽與狀態(tài)下試樣得單軸抗壓強(qiáng)度。二、試樣制備(1) 樣品可用鉆孔巖芯或在坑槽中采取得巖塊，在取樣與試樣制備 過(guò)程中，不允許發(fā)生人為裂隙。(2) 試樣規(guī)格:經(jīng)過(guò)鉆取巖芯、巖樣尺寸切割、巖樣打磨幾道工序制 備成直徑5cm、高10cm得圓柱體。(3) 試樣制備得

2、精度應(yīng)満足如下要求：a沿試樣高度，直徑得誤差不超過(guò)0.03cm;b試樣兩端面不平行度誤差，最大不超過(guò)0. 00 5 cm;c端面應(yīng)垂直于軸線，最大偏差不超過(guò)0、25 ；d方柱體試樣得相鄰兩面應(yīng)互相垂直，最大偏差不超過(guò)0、2 5。三、主要儀器設(shè)備1、制樣設(shè)備：鉆石機(jī)、切石機(jī)及磨石機(jī).2、測(cè)量平臺(tái)、角尺、游標(biāo)卡尺、放大鏡、低溫箱等。3、壓力試驗(yàn)機(jī)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、取加工好得巖石試樣15塊，放入抽真空設(shè)備中進(jìn)行飽水處理，浸 泡2 4 h;2、a.(l)從飽水后得試樣中取3塊，進(jìn)行凍結(jié)前常溫(+2 0 C )條 件下巖石得單軸壓縮試驗(yàn)，并記錄應(yīng)力一應(yīng)變曲線等信息；(2)從剩下 得飽水巖樣中取出6塊放入

3、低溫箱中，在恒溫一1 0 C條件下凍結(jié)4 8 h； (3)取岀凍結(jié)后得3塊巖樣，進(jìn)行凍結(jié)一 1OC條件下巖石得單軸壓 縮試驗(yàn)，并記錄應(yīng)力-應(yīng)變曲線等信息；(4)取出凍結(jié)后另外3塊巖樣, 在室內(nèi)常溫環(huán)境下自然解凍后，進(jìn)行巖石凍結(jié)解凍后恢復(fù)到常溫條件 下巖石得單軸壓縮試驗(yàn)，并記錄應(yīng)力-應(yīng)變曲線等信息；b、以剩余得6塊試樣為對(duì)象，把凍結(jié)溫度設(shè)置為一3OC,重復(fù)a中步 驟；3、通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析在兩種凍結(jié)溫度下，巖樣凍結(jié)前、凍結(jié)中與凍 結(jié)解凍后三種狀態(tài)下三種巖石單軸壓縮下強(qiáng)度、應(yīng)力-應(yīng)變曲線及彈 性模量等參數(shù)得變化情況.五. 成果整理與計(jì)算1、按下式計(jì)算巖石得單軸抗壓強(qiáng)度：-巖石單軸抗壓強(qiáng)度,N4Pa;

4、最大破壞荷載，N；垂直于加載方向得試樣橫截而積,mm2o2、固體材料得彈性模量就是指彈性范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變得比值，反映 材料得堅(jiān)固性計(jì)算割線彈性模量E5o，即應(yīng)力應(yīng)變曲線零荷載點(diǎn)與單 軸抗壓強(qiáng)度5 0%水平交點(diǎn)連線得斜率。一-一割線彈性模疑，MPa；相當(dāng)于50%抗壓強(qiáng)度得應(yīng)力值，MPa：一一一應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度50%時(shí)得應(yīng)變值。實(shí)驗(yàn)二含水率試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)得目得以口堊系軟巖為研究對(duì)象,設(shè)置不同得凍結(jié)溫度，分別對(duì)巖樣進(jìn)行 一次凍融循環(huán)，并測(cè)定其凍融前后得飽與吸水率變化情況。巖石得吸 水率就是判斷巖石強(qiáng)度與抗凍性能得重要指標(biāo),就是計(jì)算巖石其她物 理參數(shù)得必要參數(shù)，可根據(jù)巖石得飽與吸水率分析巖石凍融前后微裂

5、紋得發(fā)育程度。二、試樣制備（1）樣品可用鉆孔巖芯或在坑槽中采取得巖塊，在取樣與試樣制 備過(guò)程中，不允許發(fā)生人為裂隙。（2）試樣規(guī)格:經(jīng)過(guò)鉆取巖芯、巖樣尺寸切割、巖樣打磨幾道工序制 備成直徑5cm、高10cm得圓柱體。（3）試樣制備得精度應(yīng)満足如下要求：a沿試樣高度，直徑得誤差不超過(guò)0.03cm;b試樣兩端面不平行度誤差，最大不超過(guò)0005 cm；c端面應(yīng)垂直于軸線，最大偏差不超過(guò)0、2 5 ；d方柱體試樣得相鄰兩而應(yīng)互相垂直，最大偏差不超過(guò)0、25 .三、主要儀器設(shè)備1、制樣設(shè)備:鉆石機(jī)、切石機(jī)及磨石機(jī)；2、烘干箱、干燥器、水槽、低溫箱等；3、電子天平(感量0、0 lg);4o真空抽氣設(shè)備。四

6、. 操作步驟1、用毛刷清除試件表面得塵土與松動(dòng)顆粒。對(duì)軟巖與裂隙較發(fā)育得 巖石，應(yīng)用橡皮筋或細(xì)鐵絲把試件四周纏起來(lái)，以防止試件在吸水過(guò)程 中掉塊或崩解.2、 (1)取加工好得試件6塊，放在105C1 1 0C得烘箱中干燥 24h后取出試件，放入干燥器中冷卻到室溫稱(chēng)取質(zhì)量；(2)把干燥后得巖石試塊放入抽真空設(shè)備中進(jìn)行飽水處理，浸泡24h 后，從抽氣罐中取出飽水后得巖石試塊并用濕毛巾擦干試塊表面水分 稱(chēng)其各自質(zhì)量，計(jì)算出凍結(jié)前三種巖石各自平均飽與吸水率；(3)取步驟(2)中飽與后得巖石巖樣3塊放入低溫箱中，在恒溫一 10C條件下凍結(jié)48h,凍結(jié)完畢后在常溫(+20C)環(huán)境中進(jìn)行自然 解凍直到微小孔

7、隙裂隙中得小冰塊全部融化；(4) 把步驟(2)中剩余得3塊飽與后得巖石巖樣放入低溫箱中，在恒溫 30C條件下凍結(jié)48h,凍結(jié)完畢后在常溫(+2 0 C)環(huán)境中進(jìn)行自然 解凍直到微小孔隙裂隙中得小冰塊全部融化；(5 )重復(fù)步驟(1) ( 2 ),計(jì)算出不同凍結(jié)溫度下巖石得飽與吸水率, 并分析對(duì)比凍融前后巖石飽與吸水率得變化情況。五。成果整理計(jì)算巖石得飽與吸水率，精確至0、01%o飽與吸水率-一一試件強(qiáng)制飽與后得質(zhì)量，g:一試件烘干后得質(zhì)量，g.實(shí)驗(yàn)三氮吸附實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康靡钥趫紫弟泿r為研究對(duì)象，設(shè)置不同得凍結(jié)溫度，分別對(duì)巖樣進(jìn) 行一次凍融循環(huán)，并測(cè)定巖石在凍融前后試樣內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)（孔容、 孔徑與比表

8、而積等）得變化情況，選擇孔隙比表而積、孔容與孔徑作 為衡量巖石經(jīng)過(guò)一次凍融循環(huán)后得損傷變量，從微觀角度對(duì)比分析巖 石凍融前后得損傷情況。二. 試樣制備三。試件描述巖石得名稱(chēng)、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)及風(fēng)化程度等。四實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1、鉆石機(jī)、切石機(jī)及磨石機(jī)；2、電子天平秤、干燥箱、低溫箱、比表面積分析儀等。五操作步驟1、把制備好得巖樣放到真空干燥箱中烘干24h;2、把烘干后得樣品轉(zhuǎn)入樣品管中并稱(chēng)其質(zhì)量并進(jìn)行編號(hào)；3、把編好號(hào)得樣品管放到加熱槽中加熱并抽真空保證足夠得抽真空 時(shí)間；4、把樣品管放入主機(jī)中得液氮冷浴中開(kāi)始進(jìn)行全自動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束 后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)得出凍結(jié)前巖石樣品得孔隙分析與比表面積分析報(bào)告；

9、5、取出試驗(yàn)后得樣品進(jìn)行飽水處理并取出其中得一半樣品放到低溫 箱中在恒溫一10條件下凍結(jié)4 8h,另一半樣品放到低溫箱中在恒溫 -3 0C條件下凍結(jié)4 8 h；6、取出凍結(jié)后得巖樣在常溫（+20C）環(huán)境中進(jìn)行自然解凍48h;7、重復(fù)步驟14得出同種巖石不同凍結(jié)溫度條件下解凍后巖石樣品得 孔隙分析與比表而積分析報(bào)告；8、對(duì)凍融前后兩次測(cè)試報(bào)告進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理得到相應(yīng)得結(jié)論。六. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及成果分析。實(shí)驗(yàn)四 CT掃描實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康肅T 識(shí)別技術(shù)就是通過(guò)發(fā)射 X 射線使其圍繞物體旋轉(zhuǎn)并 收集X射線得衰減信息，以此來(lái)重建CT圖像得先進(jìn)無(wú)損檢測(cè)技 術(shù).木實(shí)驗(yàn)以口堊系軟巖為研究對(duì)象，設(shè)置不同得凍結(jié)

10、溫度，分別對(duì)巖 樣進(jìn)行一次凍融循環(huán)，然后運(yùn)用CT掃描技術(shù)，進(jìn)行不同凍結(jié)溫度 下巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)得CT掃描實(shí)驗(yàn)，獲得凍結(jié)過(guò)程中巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)得 CT圖像，通過(guò) CT數(shù)得變化反映為C T圖像灰色度與顏色得改 變，從微觀角度定量地分析巖石在不同凍結(jié)溫度下各相介質(zhì)得分布、 細(xì)觀結(jié)構(gòu)得損傷情況，為研究?jī)鼋Y(jié)巖石得損傷特性提供依據(jù).二。試樣制備試樣制備如實(shí)驗(yàn)一三試樣描述與實(shí)驗(yàn)原理1、試樣描述巖石得名稱(chēng)、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)及風(fēng)化程度等。2、實(shí)驗(yàn)原理CT識(shí)別技術(shù)得工作原理:將X射線源與檢測(cè)接收器固定在同 一機(jī)架上，將其與被檢測(cè)物體進(jìn)行同步聯(lián)動(dòng)掃描，掃描機(jī)架每轉(zhuǎn)動(dòng)一 個(gè)角度就進(jìn)行一次掃描，在每次掃描結(jié)束后，掃描機(jī)架轉(zhuǎn)

11、動(dòng)到下一個(gè) 角度再進(jìn)行下一次得掃描，如此反復(fù)重復(fù)上述過(guò)程，就可以采集到很多 組掃描數(shù)據(jù).最后這些掃描信息進(jìn)行處理后，則可得被檢測(cè)物體某一掃 描層而得真實(shí)數(shù)字圖像。四. 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1、制樣設(shè)備：鉆石機(jī)、切石機(jī)及磨石機(jī)。2、測(cè)量平臺(tái)、角尺、游標(biāo)卡尺、低溫箱、真空抽氣機(jī)、水槽等。3、X射線螺旋CT機(jī)。五. 實(shí)驗(yàn)步驟1、對(duì)干燥巖樣各掃描層面進(jìn)行連續(xù)CT掃描,得到巖樣初始細(xì)觀結(jié) 構(gòu)及損傷圖像；2、對(duì)飽水巖樣進(jìn)行連續(xù)CT掃描試驗(yàn),觀測(cè)水補(bǔ)給后巖樣內(nèi)細(xì)觀結(jié) 構(gòu)得CT掃描圖像；3、把已加工好得巖樣平均分為兩組，一組巖樣放入低溫箱中，在恒溫 -10C條件下凍結(jié)48h,然后進(jìn)行巖樣得連續(xù)CT掃描，觀察一10C

12、時(shí)巖樣內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)及各相介質(zhì)分布情況；4、另一組巖樣放入低溫箱中，在恒溫一30C條件下凍結(jié)48h,然后進(jìn)行巖樣得連續(xù)c T掃描，觀察一3 0 C時(shí)巖樣內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)及各相介質(zhì)分布情況；5、使步驟3與4中得巖樣在常溫（+2OC）環(huán)境中進(jìn)行自然解凍直到 微小孔隙裂隙中得小冰塊全部融化，然后分別進(jìn)行巖樣得連續(xù)CT 掃描，觀察兩組巖樣內(nèi)得細(xì)觀結(jié)構(gòu)及各相介質(zhì)分布得變化情況。注:本實(shí)驗(yàn)中對(duì)巖樣所做得干燥與飽水處理過(guò)程與實(shí)驗(yàn)一中方法相同。六。數(shù)據(jù)整理與成果分析孔隙度 編輯詞條B添加義項(xiàng)巖樣中所有孔隙空間體積之與與該巖樣體積得比值，稱(chēng)為該巖右得總孔隙度，以百分?jǐn)?shù)表示。 儲(chǔ)集層得總孔隙度越大，說(shuō)明巖石中孔隙空間越

13、大。從實(shí)用岀發(fā)，只有那些互相連通得孔隙 才有實(shí)際意義，因?yàn)樗鼈儾粌H能儲(chǔ)存汕氣，而且可以允許油氣在其中滲濾。因此在生產(chǎn)實(shí)踐 中，提岀瞧了有效孔隙度得概念。有效孔隙度就是指那些互相連通得，在一般壓力條件下， 允許流體在其中流動(dòng)得孔隙體積之與與巖樣總體積得比值，以百分?jǐn)?shù)表示。顯然，同一巖石 有效孔隙度小于其總孔隙度?？紫抖染幍竟啥x所謂孔隙度就是指巖石中孔隙體積（或巖石中未被固體物質(zhì)充填得空間體積）與巖石總體積得比值?？紫抖鹊醚芯筷懴鄬有虻貙优c型兇i!遊海相層序地層之間存在較大得差異、陸相盆地沉積受多種因素 控制,而且不同類(lèi)型盆地得主要控制因素又各不相同，造就了陸相盆地沉積類(lèi)型多、相變快、 橫向連

14、續(xù)性差、縱向上層序厚度變化大,頻繁得湖侵湖退使湖盆沉枳垂向上韻律變化快：因 此陸相層序地層得形成、結(jié)構(gòu)與模式更為復(fù)雜，研究更為困難、在研究與實(shí)踐中，中國(guó)學(xué)者 根據(jù)陸相盆地得邊界特征、體系域邊界特征、初始湖泛面與報(bào)大湖泛幣】、就是否有坡折帶等 因素，建立了符合中國(guó)盆地沉積實(shí)際得坳陷型盆地與斷陷型盆地層序地層格架與模式、控制 陸相地層層序發(fā)ff得因素主要就是湖平而得變化、構(gòu)造、氣候、基準(zhǔn)面得變化與物源得供給, 特別就是構(gòu)造與氣候顯得十分重要，它們宜接控制了湖平而得變化、陸相地層層序研究得方 法體系主要包括履頭層序研究方法、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與分析方法、測(cè)井層序地層分析、地虎層序地 層分析與層序地層得數(shù)值模擬

15、方法、在油氣勘探中得區(qū)帶勘探階段、目標(biāo)勘探階段與開(kāi)發(fā)階 段，層序地層學(xué)都能發(fā)揮不可替代得作用、有效孔隙度在自然狀態(tài)下材料中得得孔隙體枳與材料體積之比，叫材料得孔隙度。它包括材料中所有得 孔隙，不管它們就是否連通。但在研究油貯得孔隙度時(shí)，所測(cè)量得孔隙度為連通得孔隙空間 與巖石得總體積之比，即有效孔隙度。在一般情況下，有效孔隙度要比總孔隙度少51 0%. 多數(shù)汕貯得孔隙度,變化在53 0%之間，最普通得就是1020%范圍之內(nèi)?？紫抖炔坏?5%得汕貯，一般認(rèn)為就是沒(méi)有開(kāi)采價(jià)值得，除非里而存在有取岀得蚩奄或迪中所沒(méi)有瞧到 得斷裂、裂縫及孔穴之類(lèi)。分類(lèi)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)中粗略得孔隙度估汁，儲(chǔ)集巖可以分為:孔隙

16、度05%無(wú)價(jià)值孔隙度5-10%不好孔隙度1 015%中常孔隙度1520%好 孔隙度2025%極好儲(chǔ)層評(píng)價(jià)孔隙度就是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)得重要參數(shù)之一、核磁共振（NMR）孔隙度只對(duì)孔隙流體有響應(yīng)，在確 定地層孔隙度方而具有英她測(cè)井方法無(wú)法比擬得優(yōu)勢(shì)、但就是，在中國(guó)陸相復(fù)雜地層得應(yīng)用 中常常發(fā)現(xiàn)NMR孔隙度與地層實(shí)際孔隙度存在差異，有時(shí)差異甚至很明顯，影響了 NMR 測(cè)井得應(yīng)用效果、介紹了 NMR孔隙度得理論基礎(chǔ)，在對(duì)NMR孔隙度影響因素分析得基礎(chǔ) 上，重點(diǎn)考察了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有得NMR孔隙度測(cè)井方法對(duì)測(cè)呈:結(jié)果得影響，通過(guò)對(duì)大量人造巖樣 與不同：占性得天然巖樣得實(shí)驗(yàn)測(cè)量，提岀了適合中國(guó)陸相地層得孔隙度測(cè)井方法，改善

17、了 NMR孔隙度得測(cè)量效果、針對(duì)中國(guó)陸相地層得復(fù)雜性，建議不同地區(qū)應(yīng)根拯;具體情況進(jìn) 行巖心分析，確肚恰當(dāng)?shù)肗MR測(cè)井方法，以獲得比較準(zhǔn)確得NM R孔隙度、孔隙度得定性方法編輯本段孔隙度得測(cè)泄就是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行得，用得就是小塊得巖芯或巖屑此外，還有幾種估il孔 隙度得定性方法：電測(cè)測(cè)量巖石得自然電位（SP）,計(jì)算單位為mv （毫伏）。對(duì)非滲透層，電位低;對(duì)孔隙巖層， 電位較髙.放射性測(cè)井伽瑪射線測(cè)井就是測(cè)量巖石中放出得自然伽瑪射線，中子測(cè)井就是測(cè)量由于中子得作用而從 巖層中感應(yīng)出來(lái)得伽瑪射線。中子測(cè)井曲線主要就是受了氫得影響，也就就是因?yàn)閹r石中有 氣、汕及水等流體得反映;而流體得存在就證明巖石中有孔隙。這兩類(lèi)測(cè)井曲線已廣泛得用 來(lái)證明石灰