不同围压下岩石中泊松比的各向异性

岩土物理力学参数表
岩土物理力学参数表是用于描述岩石和土壤等地质材料力学性质的一份表格。

这些参数可以用于建立地质力学模型或进行地震学研究等领域。

以下是一些常见的岩土物理力学参数及其解释：
1. 压缩模量（压缩弹性模量）：是描述岩土材料在压缩载荷下的弹性变形特性的一种参数。

它的单位是帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。

压缩模量越大，表示岩土材料的刚度越大。

2. 剪切模量（剪切弹性模量）：是描述岩土材料在剪切载荷下的弹性变形特性的一种参数。

它的单位也是帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。

剪切模量越大，表示岩土材料的抗剪强度越大。

3. 泊松比：是描述岩土材料在受力后沿垂直于力方向的横向收缩程度的参数。

它没有单位，通常用一个小数来表示。

泊松比越小，表示岩土材料的横向收缩程度越小，即更加刚性。

4. 内摩擦角：是描述岩土材料在受到剪切力时，自身内部出现抗阻力的一种参数。

它的单位是度数。

内摩擦角越大，表示岩土材料的抗剪能力越强。

5. 屈服强度：是描述岩土材料在受到载荷作用下出现塑性变形或破坏的一种参数。

它的单位是帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。

屈服强度越大，表示岩土材料的抗压强度越大。

6. 杨氏模量：是描述岩土材料在受到拉伸载荷下的弹性变形特性的一种参数。

它的单位也是帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。

杨氏模量越大，表示岩土材料的拉伸刚度越大。

以上是一些常见的岩土物理力学参数及其解释。

需要注意的是，不同的地质材料具有不同的力学性质，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的参数。

层理缝对页岩渗透率的影响及表征朱维耀;马东旭【摘要】层理页岩中发育层理缝,为研究层理缝对储层渗透率及产气量的影响,选取四川气田下志留统龙马溪组层理发育岩样,开展了层理页岩渗透率实验研究,并结合微观孔隙特征对岩样渗透率进行分析,在此基础上运用渗流力学理论,建立了考虑层理缝影响的渗透率模型.研究结果表明:层理缝是导致页岩渗透率各向异性的主要因素;层理缝长度及其与渗流方向的角度是影响岩样渗透率的关键因素,并与岩样渗透率呈非线性变化关系;鉴于层理缝对储层渗透率的影响及应力作用下易闭合的特性,建议在页岩气开发中合理控制生产压差,从而避免应力作用对产能的影响.该项目研究对页岩气产能预测以及合理制订开发方案具有指导意义.%Due to the well-developed bedding seam in shale formation,the shale samples from the Lower Silurian Longmaxi Formation in Sichuan Gasfield are taken to carry the shale permeability test and the microscopic pore characterization is combined to determine the effect of bedding seam on shale reservoir permeability and gas produc-tion. A permeability model considering bedding seam effect is established based on the seepage mechanics theory. Research indicates that bedding seam is considered as a key factor results in shale permeability anisotropy. The shale permeability is greatly dependent on the bedding seam length and seepage angle,which shows a nonlinear re-lation with shale sample permeability. Due to the effect of bedding seam on shale permeability and the closure per-formance with stress,it is suggested that the producing pressure drawdown should be restricted to slow down the bedding seam stress-sensitivity on gas wellproductivity. This research could provide certain guidance for the shale gas productivity forecast and development program design.【期刊名称】《特种油气藏》【年(卷),期】2018(025)002【总页数】4页(P130-133)【关键词】页岩气;层理缝;各向异性孔隙度;渗透率【作者】朱维耀;马东旭【作者单位】北京科技大学,北京 100083;北京科技大学,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TE3710 引言中国南方下志留统海相页岩具有明显的层理特征，层理发育的页岩储层渗透率具有明显的各向异性特征，在研究中将页岩储层做为各向同性来处理，与实际情况偏差较大[1-11]，因此，对于层理特征比较明显的页岩要考虑渗透率各向异性的影响。

岩石力学考试重点岩石的泊松比：岩石横向与纵向的比值。

扩容：岩石在荷载下，在破坏前产生的一种明显非弹性体积变形。

当外力增加到一定程度，随压力增大，体积不是减小而是大幅增加，且增长速率越来越大最终导致试件完全破坏。

岩爆：岩石破坏后尚余一部分能量，这部分能量突然释放就产生岩爆。

各向异性：岩石全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的现象。

软化系数：岩样饱水状态抗压强度与自然风干状态之比。

岩石吸水率：岩石在常温常压下吸入水的质量与其烘干质量百分比。

弹性：物体在外力作用下瞬间即产生全部变形，去除外力后又能立即恢复原有形状和尺寸的性质。

塑性：物体受力后产生变形，卸载后变形不能完全恢复的性质。

粘性：物体受力后变形不能在瞬时完成，且随的增大而增大。

脆性：物体受力后变形很小即破裂的性质。

延性：物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质。

全曲线：全面显示岩石在受压破坏过程中特征，特别是破坏后强度与力学性质变化规律的曲线。

（OA段：孔隙裂隙压密阶段。

）转化压力：岩石由脆性转化为塑形的临界围压。

塑性滞回环：卸载与加载曲线不重合。

岩石记忆性：每次卸载后再加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载后，变形曲线仍沿原来单调加载曲线上升，好像不曾受到反复加载的影响一般。

岩体裂隙度K：沿取样线方向单位长度上的节理数量，K=n/L 切割度：岩体被节理割裂分离的程度，取贯通整体的假想平直断面，节理面面积与断面面积之比。

完整性（龟裂）系数：岩体中纵波速度与岩块之比的平方。

RQD：长度>=10cm岩芯积累长度占钻孔总长度的百分比。

线密度：取样线垂直结构面的K 单结构面强度效应：；地应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力（初始应力、绝对/原岩应力）。

抗冻系数：岩样经冻融后抗压强度下降值与冻融前抗压强度之比。

流变性质：材料的关系与时间因素有关的性质。

流变现象：材料变形过程中具有时间效应的现象。

蠕变：不变，材料变形随时间增加而增长的现象。

被动围压下页岩的动态泊松比计算摘要:本文推得了页岩试件动态泊松比的计算方法，由试验所得的页岩试件应力应变曲线得到页岩试件在准一维应变下的动态弹性模量。

试验结果表明:在被动围压条件下的SHPB试验中，由试验所得页岩的动态泊松比在0.22~0.43范围内波动，相较于静态试验所测得的页岩的弹性模量，泊松比值均有所增大，页岩试件的抗破坏能力增强。

关键词:页岩；被动围压；动态泊松比；冲击载荷；分离式霍普金森压杆我国页岩气储量大，随着页岩气压裂技术发展，页岩气爆炸压裂技术成为一种新的增产手段。

对动载下页岩在围压条件下力学特征的研究，对页岩动力压裂至关重要。

对岩石在围压条件下的动态力学性质的研究，使用分离式霍普金森压杆（SHPB）和被动围压套筒装置是一种有效手段。

施邵裘等改进了在准一维应变下SHPB试验方法，并由摩擦作用对围压计算公式进行了修正[1]。

平琦等使用对岩石在被动围压下的动力学特征展开了试验研究，在三向应力的作用下，岩石试件在动载作用下的强度和的延性均有显著提高[2]。

层理角度对页岩的力学性质具有显著影响，故本文选取层理角度（层理面和水平面的夹角）均为90°的页岩试件作为研究对象，通过SHPB装置和被动围压套筒对围压下页岩的动态压缩性能进行试验研究，推导和计算围压条件下页岩试件的泊松比和杨氏模量，分析其动态力学性能。

1试验原理及实验方案1.1试验装置由于岩石存在泊松效应，页岩试件会发生径向膨胀变形，由于套筒对试件径向位移的约束，使试件处于三向受压状态，在套筒外壁中部设置环向应变片测试套筒环向应变，试件、套筒和压杆组装后如图1所示。

图1 实验装置图Fig.1 Experimental equipment diagram本文SHPB试验采用4种不同冲击气压（0.22、0.24、0.26、0.28MPa）来控制加载速率，对页岩试件开展被动围压下的冲击压缩试验，每一气压梯度下分别进行3次SHPB试验。

岩石三轴试验求泊松比
泊松比是岩石力学中的重要参数之一，它描述了岩石在受力作用下的变形性能。

通过岩石三轴试验可以获得岩石的泊松比数值，进而了解岩石的力学特性。

在进行岩石三轴试验时，我们首先需要选择合适的岩石样本，并进行必要的预处理工作。

然后，将样本放置在试验仪器中，在三个方向上施加不同的压力，同时测量岩石的应力和应变。

根据实验数据，我们可以得到不同应力条件下的岩石变形情况。

通过分析实验数据，我们可以计算出岩石的泊松比。

泊松比是描述岩石压缩性能的重要参数，它等于岩石横向应变和纵向应变之比的负值。

泊松比的取值范围一般在0到0.5之间，不同的岩石类型和岩石状态会有不同的泊松比数值。

岩石的泊松比对于岩石的力学性能和工程应用具有重要的影响。

泊松比越小，岩石的压缩性能越好，抗变形能力越强。

因此，在岩石工程中，我们需要根据具体情况选择合适的岩石类型和岩石状态，以保证工程的稳定性和安全性。

岩石三轴试验是获得岩石泊松比的重要方法之一。

通过分析实验数据，我们可以了解岩石的压缩性能和变形特性，为岩石工程的设计和施工提供科学依据。

岩石的泊松比是一个重要的力学参数，它对岩石的力学性能和工程应用具有重要的影响。

在实际工程中，我们
需要根据具体情况选择合适的岩石类型和岩石状态，以保证工程的稳定性和安全性。

岩石的弹性模量、泊松比与断裂韧性
岩石弹性模量是指岩石受拉应力或压应力时岩石将产生变形，当负荷增加到一定程度后，应力与应变即呈线性关系，应力与应变的比值称为岩石的弹性模量。

岩石弹性模量的大小反映了储集层岩石的致密程度，它与压开缝宽成反比，与施工泵压成正比。

岩石泊松比是指岩石受岩应力时，在弹性范围内岩石的侧向应变与轴向应变的比值。

弹性模量值和泊松比值的大小反映了岩石的软硬程度。

对砂岩而言，当岩石由软变硬时，弹性模量值由小至大，而泊松比恰恰相反。

岩石断裂韧性：为了扩展裂缝，净压力为正，在裂缝端部之前诱发一个张开的张应力。

该应力在端部趋向无限大，离开端部逐渐降低，在无限远处为零。

当裂缝端部的应力值达到最大，即张开型应力强度因子达到临界值，岩石应力强度因子的临界值称为岩石的断裂韧性，它决定了裂缝在延伸过程中所需要的力。

压裂岩石的断裂韧性是阻止裂缝向前扩展的一个量度。

裂缝在扩展过程中，受周围岩石的断裂韧性的控制。

根据能量条件，内压（或通常所说的破裂载荷）会在裂缝边缘某一点上诱发一个应力强度因子，当它大于岩石的断裂韧性时，裂缝向前扩展。

岩石断裂韧性的大小与施工泵压（即破裂压力和裂缝延伸压力）的高低呈正比，与水力裂缝缝长的长短呈反比。

在一定条件下，岩石断裂韧性的大小可使水力裂缝方位不再沿水平最大主应力方位延伸而发生转向。

2 岩体的基本性质通常把在地质历史过程中形成的，具有一定的岩石成分和一定结构，并赋存于一定地应力状态的地质环境中的地质体，称为岩体。

岩体在形成过程中，长期经受着建造和改造两大地质作用，生成了各种不同类型的结构面，如断层、节理、层理、片理等。

受其影响，岩体往往表现出明显的不连续、非均质和各向异性，具有一定的结构是岩体的显著特征之一，它决定了岩体的工程特性及其在外力作用下的变形破坏机理。

因此，从抽象的、典型化的概念来说，可以把岩体看作是由结构面和受它包围的结构体共同组成的。

所谓“结构面”，是指在地质发展历史中，尤其是地质构造变形过程中形成的，具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维面状地质界面，它包括岩石物质的分界面和不连续面，如岩体中存在的层面、节理、断层、软弱夹层等，可统称为结构面。

结构面是岩体的重要组成单元，由于受结构面的切割，岩体的物理力学性质与岩石有很大的差别。

岩体的物理力学性质取决于结构面和结构体两部分的组合情况，尤其在工程上，岩体的工程力学稳定性质主要取决于岩体内结构面的数量、空间大小、空间组合情况、结构面特征以及充填介质的性质等。

所谓结构体是指由结构面切割而成的岩石块体。

结构体的四周都被结构面包围，常见的结构体大都是有棱角的多面体，如立方体、长方体、柱状体、板状体、菱形体、梯形体、楔形体、锥形体等。

结构体也是岩体的重要组成部分，它本身的物质组成和排列组合方式也影响到岩体的力学性质。

总之，岩体是由结构面和结构体两部分组成的，这也决定了其物理力学性质不是单纯取决定于某一方面的结果，而是二者共同作用和表现的结果，这在岩体力学分析和研究时是十分重要的。

在上一章开始时曾简单介绍过岩石和岩体二者之间的关系，指出工程上的岩石可视为岩体中的结构体（岩块），在无特殊说明的情况下，工程中的岩石均是指岩体中的结构体即岩块而言的。

从力学角度来看，岩体与岩石有许多区别，其中较明显的特征可归纳为以下几点：1）岩体的非均质性岩体可以由一种或几种岩石组成，而且以后者居多。