巖石力學(xué)實驗方案

1、實驗方案實驗一單軸壓縮試驗一、實驗得目得以白堊系軟巖為研究對象，設(shè)置不同得凍結(jié)溫度,分別對巖樣進(jìn) 行一次凍融循環(huán)，并測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)無側(cè)限試樣在縱向壓力作用下出現(xiàn)壓 縮破壞時，單位而積上所承受得載荷稱為巖石得單軸抗壓強(qiáng)度,即式樣 破壞時得最大載荷與垂直與加載方向得截面積之比.本次試驗主要測定飽與狀態(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 過程中，不允許發(fā)生人為裂隙。(2) 試樣規(guī)格:經(jīng)過鉆取巖芯、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0.03cm;b試樣兩端面不平行度誤差，最大不超過0. 00 5 cm;c端面應(yīng)垂直于軸線，最大偏差不超過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、測量平臺、角尺、游標(biāo)卡尺、放大鏡、低溫箱等。3、壓力試驗機(jī)。四、實驗步驟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，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，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，并記錄應(yīng)力-應(yīng)變曲線等信息；b、以剩余得6塊試樣為對象，把凍結(jié)溫度設(shè)置為一3OC,重復(fù)a中步 驟；3、通過試驗數(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. 成果整理與計算1、按下式計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 材料得堅固性計算割線彈性模量E5o，即應(yīng)力應(yīng)變曲線零荷載點與單 軸抗壓強(qiáng)度5 0%水平交點連線得斜率。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%時得應(yīng)變值。實驗二含水率試驗一、實驗得目得以口堊系軟巖為研究對象,設(shè)置不同得凍結(jié)溫度，分別對巖樣進(jìn)行 一次凍融循環(huán)，并測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 備過程中，不允許發(fā)生人為裂隙。（2）試樣規(guī)格:經(jīng)過鉆取巖芯、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0.03cm;b試樣兩端面不平行度誤差，最大不超過0005 cm；c端面應(yīng)垂直于軸線，最大偏差不超過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顆粒。對軟巖與裂隙較發(fā)育得 巖石，應(yīng)用橡皮筋或細(xì)鐵絲把試件四周纏起來，以防止試件在吸水過程 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 稱其各自質(zhì)量，計算出凍結(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 ),計算出不同凍結(jié)溫度下巖石得飽與吸水率, 并分析對比凍融前后巖石飽與吸水率得變化情況。五。成果整理計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.實驗三氮吸附實驗實驗?zāi)康靡钥趫紫弟泿r為研究對象，設(shè)置不同得凍結(jié)溫度，分別對巖樣進(jìn) 行一次凍融循環(huán)，并測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)過一次凍融循環(huán)后得損傷變量，從微觀角度對比分析巖 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、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)及風(fēng)化程度等。四實驗儀器設(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)入樣品管中并稱其質(zhì)量并進(jìn)行編號；3、把編好號得樣品管放到加熱槽中加熱并抽真空保證足夠得抽真空 時間；4、把樣品管放入主機(jī)中得液氮冷浴中開始進(jìn)行全自動試驗，試驗結(jié)束 后系統(tǒng)會自動得出凍結(jié)前巖石樣品得孔隙分析與比表面積分析報告；

9、5、取出試驗后得樣品進(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告；8、對凍融前后兩次測試報告進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理得到相應(yīng)得結(jié)論。六. 實驗數(shù)據(jù)整理及成果分析。實驗四 CT掃描實驗一、實驗?zāi)康肅T 識別技術(shù)就是通過發(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，以此來重建CT圖像得先進(jìn)無損檢測技 術(shù).木實驗以口堊系軟巖為研究對象，設(shè)置不同得凍結(jié)

10、溫度，分別對巖 樣進(jìn)行一次凍融循環(huán)，然后運用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掃描實驗，獲得凍結(jié)過程中巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)得 CT圖像，通過 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，為研究凍結(jié)巖石得損傷特性提供依據(jù).二。試樣制備試樣制備如實驗一三試樣描述與實驗原理1、試樣描述巖石得名稱、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)及風(fēng)化程度等。2、實驗原理CT識別技術(shù)得工作原理:將X射線源與檢測接收器固定在同 一機(jī)架上，將其與被檢測物體進(jìn)行同步聯(lián)動掃描，掃描機(jī)架每轉(zhuǎn)動一 個角度就進(jìn)行一次掃描，在每次掃描結(jié)束后，掃描機(jī)架轉(zhuǎn)

11、動到下一個 角度再進(jìn)行下一次得掃描，如此反復(fù)重復(fù)上述過程，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，則可得被檢測物體某一掃 描層而得真實數(shù)字圖像。四. 實驗儀器設(shè)備1、制樣設(shè)備：鉆石機(jī)、切石機(jī)及磨石機(jī)。2、測量平臺、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. 實驗步驟1、對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、對飽水巖樣進(jìn)行連續(xù)CT掃描試驗,觀測水補給后巖樣內(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:本實驗中對巖樣所做得干燥與飽水處理過程與實驗一中方法相同。六。數(shù)據(jù)整理與成果分析孔隙度 編輯詞條B添加義項巖樣中所有孔隙空間體積之與與該巖樣體積得比值，稱為該巖右得總孔隙度，以百分?jǐn)?shù)表示。 儲集層得總孔隙度越大，說明巖石中孔隙空間越

13、大。從實用岀發(fā)，只有那些互相連通得孔隙 才有實際意義，因為它們不僅能儲存汕氣，而且可以允許油氣在其中滲濾。因此在生產(chǎn)實踐 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。孔隙度得研究陸相層序地層與型兇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、在研究與實踐中，中國學(xué)者 根據(jù)陸相盆地得邊界特征、體系域邊界特征、初始湖泛面與報大湖泛幣】、就是否有坡折帶等 因素，建立了符合中國盆地沉積實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、實驗觀測與分析方法、測井層序地層分析、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，所測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)為就是沒有開采價值得，除非里而存在有取岀得蚩奄或迪中所沒有瞧到 得斷裂、裂縫及孔穴之類。分類根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗中粗略得孔隙度估汁，儲集巖可以分為:孔隙

16、度05%無價值孔隙度5-10%不好孔隙度1 015%中常孔隙度1520%好 孔隙度2025%極好儲層評價孔隙度就是儲層評價得重要參數(shù)之一、核磁共振（NMR）孔隙度只對孔隙流體有響應(yīng)，在確 定地層孔隙度方而具有英她測井方法無法比擬得優(yōu)勢、但就是，在中國陸相復(fù)雜地層得應(yīng)用 中常常發(fā)現(xiàn)NMR孔隙度與地層實際孔隙度存在差異，有時差異甚至很明顯，影響了 NMR 測井得應(yīng)用效果、介紹了 NMR孔隙度得理論基礎(chǔ)，在對NMR孔隙度影響因素分析得基礎(chǔ) 上，重點考察了國內(nèi)現(xiàn)有得NMR孔隙度測井方法對測呈:結(jié)果得影響，通過對大量人造巖樣 與不同：占性得天然巖樣得實驗測量，提岀了適合中國陸相地層得孔隙度測井方法，改善

17、了 NMR孔隙度得測量效果、針對中國陸相地層得復(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泄就是在實驗室中進(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：電測測量巖石得自然電位（SP）,計算單位為mv （毫伏）。對非滲透層，電位低;對孔隙巖層， 電位較髙.放射性測井伽瑪射線測井就是測量巖石中放出得自然伽瑪射線，中子測井就是測量由于中子得作用而從 巖層中感應(yīng)出來得伽瑪射線。中子測井曲線主要就是受了氫得影響，也就就是因為巖石中有 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。這兩類測井曲線已廣泛得用 來證明石灰