岩石力学第七章原地应力.ppt

1、地层孔隙压力的影响通常所说的地应力为总地应力，它包括了孔隙压力分量，地层孔隙压力在地应力总量中占有较大分量。如对油田地区，最小水平地应力梯度一般为(0.016～0.019)MPa/m，地层孔隙压力梯度一般在(0.008～0.013)MPa/m范围之内，地层孔隙压力占到地应力总量的50%～70%，显然，地层孔隙压力对地应力有较大影响，地层孔隙压力的改变将显著地影响地应力。第159页,共172页，2024年2月25日，星期天据Teuful（1991）报到，北海Ekofisk油田生产20年来已导致产层压力下降了21～24MPa，通过32次水力压裂测试了最小水平地应力随地层压力的变化情况，得出油藏所受的总的水平应力随孔隙压力的减小而线性减少，最小水平应力的改变量大约为孔隙压力改变量的0.8倍，而有效应力却随地层压力的衰减而线性增加了。第160页,共172页，2024年2月25日，星期天Addis(1997)统计了6个油田油层地应力随地层压力衰减的情况，得出，所有油层最小水平地应力均随地层压力衰减产生较大的减小(总应力)，并呈线性相关，应力减低的数值大部分在地层压力衰减值的47%-80%之间。第161页,共172页，2024年2月25日，星期天2、地层温度变化的影响当地层温度发生改变时，地层有发生体积变形的趋势，而由于围岩的存在，其变形受到约束,因此产生了附加应力，使地应力发生改变。假定岩石为各向同性体，在温度改变时，地层能很快传递、消耗由于温度引起的垂向应力改变，使垂向主应力保持与上覆岩层重量的平衡。第162页,共172页，2024年2月25日，星期天地层的刚性越大，温度引起的地应力改变量越大。油气田的开发活动将引起油田地应力的显著变化，包括其大小和方向，并大大增强地应力场的非均质性和各向异性，从而对油气生产产生较大影响。第163页,共172页，2024年2月25日，星期天第五节高地应力地区的主要岩石力学问题一、研究高地应力问题的必要性研究高地应力本事就是岩石力学的基本任务。岩体的本构关系、破坏准则以及岩体中应力传播规律都要受到地应力大小的变化而变化。随着采矿深度的增加、我国中西部的开发，尤其是水电工程建设，在高地应力地区出现特殊的地压现象，给岩体工程稳定问题提出了新课题。第164页,共172页，2024年2月25日，星期天二、高地应力判别准则和高地应力现象（一）高地应力判别准则（1）目前国际国内无统一的标准。（2）国内一般岩体工程以初始地应力在20-30MPa为高地应力(大于800米深)。（3）由于不同岩石，弹性模量不同，岩石的储能性能也不同。按《工程岩体分级标准》（GB50218-94）：称为极高初始地应力，为高地应力。其中：为岩石单轴饱和抗压强度；双为垂直洞轴线方向地最大初始地应力。第165页,共172页，2024年2月25日，星期天（二）高地应力现象（1）岩芯饼化现象。（2）岩爆。（3）探硐和地下隧道洞地洞壁产生剥离，岩体锤击为嘶哑声并有较大变形（4）岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错动现象.如图（6-26）图6-25二滩引水隧洞岩爆发生部位示意图第166页,共172页，2024年2月25日，星期天图6-26基坑边坡回弹错动第167页,共172页，2024年2月25日，星期天（5）野外原位测试测得的岩体物理力学指标比实验室岩块试验结果高。图6-27高地应力条件下岩体变形曲线第168页,共172页，2024年2月25日，星期天三、研究高地应力应注意的问题（一）关于岩体的浅塑状态可以通过莫尔强度包络线来判断岩石（体）发生何种破坏及形式。若应力圆位于莫尔包络线（图6-28曲线2）以内，岩体处于图6-28用应力圆和莫尔包络线判断岩体是否破坏或进入塑性状态第169页,共172页，2024年2月25日，星期天弹性状态并不发生破坏；若二者相交或是相切，则岩体出现塑性状态或断裂状态。当，应力状态所构成的应力圆只是横坐标轴上的一点，在这种应力状态下，岩体单于永远呈稳定状态，不会破坏。应力重分布：一旦岩体被开挖，开挖面附近