石油工程岩石力学-绪论(定稿)

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1、第一节：绪论一、教学目的：通过《岩石力学》课程介绍，揭示课程在石油工程中的重要性，引导学生对该课程的兴趣，认识岩石力学研究对象的特点及其与其它力学课程的联系及差异。二、基本要求：1、了解内容：²《岩石力学》学科的研究意义²《岩石力学》学科的发展历史及发展现状²《岩石力学》学科的研究内容及研究方法2、掌握内容：n岩石力学的定义n岩石的定义及分类n岩石力学研究对象的特点（岩石力学与弹性力学等力学学科的差异）²不连续性²非均质性²各向异性²渗透性²赋存环境（地应力-初始应力、温度、压力、油气水）3、介绍课程的学习目的及基本要求三、课程内容：1、岩

2、石力学的研究意义1首先，来源于生产实践，生产实践也是岩石力学发展的推动力岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河坝。公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的

3、灵渠，筑有砌石分水堰。公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。在20世纪初，我国杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。2岩石力学在国民经济建设中有广泛的应用目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上

4、，时间效应为几百万年。今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。3不重视岩石力学研究将造成工程事故国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。马尔帕塞薄拱坝，坝高60m，坝基为片麻岩，1959年左坝肩沿一个倾斜的软弱面滑动，造成溃坝惨剧，400余人丧生。瓦依昂双曲拱坝，坝高261.6米，坝基为断裂十分发育的灰岩。1963年大坝上游左岸山体发生大滑坡，约有2.7-3.0亿立米的岩体突然下

5、塌，水库中有5000万立米的水被挤出，击起250米高的巨大水浪，高150米的洪波溢过坝顶，死亡3000余人。近年来，虽然岩石力学得到突飞猛进的发展，但与岩体失稳有关的大坝崩溃，边坡滑动，矿山瓦斯爆炸，围岩地下水灾害等惨剧仍时有发生。诸如此类的工程实例，都充分说明能否安全经济地进行工程建设，在很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程上的问题。当前世界上正建和拟建的一些巨型工程及与地学有关的重大项目都把岩石力学作为主要研究对象。4岩石力学在石油工程中的重要应用l井壁稳定性分析l水力压裂l出砂预测l地层可钻性预测钻头优选

6、l定向射孔l套管损坏机理l地面沉降l……四岩石力学的发展历史、现状及，面临的挑战1、形成历史l1951年，在奥地利创建了地质力学研究组，并形成了独具一格的奥地利学派。l同年，国际大坝会议设立了岩石力学分会。l1956年，美国召开了第一次岩石力学讨论会。l1957年，第一本《岩石力学》专著出版。l1959年，法国马尔帕塞坝溃决，引起岩体力学工作者的关注和研究。l1962年，成立国际岩石力学学会(ISRM)。l1966年，第一届国际岩石力学大会在葡萄牙的里斯本召开。2、发展前沿l岩体结构与结构面的仿真模拟、力学表述及其力学机理问题l裂隙化岩体的

7、强度、破坏机理及破坏判据问题l岩体与工程结构的相互作用与稳定性评价问题l软岩的力学特性及其岩体力学问题l水-岩-应力耦合作用及岩体工程稳定性问题l高地应力岩体力学问题l岩体结构整体综合仿真反馈系统与优化技术l岩体动力学、水力学与热力学问题l岩体流变与长期强度问题l岩体工程计算机辅助设计与图像自动生成处理。但是，作为一门学科，岩石力学研究是从20世纪50年代前后才开始的。当时世界各国正处于第二次世界大战以后的经济恢复时期，大规模的基本建设，有力地促进了岩石力学的研究与实践。岩石力学逐渐作为一门独立的学科出现在世界上，并日益受到重视。3、国际岩

8、石力学学会成立前（1962）的概况在国际岩石力学学会成立前，尤其是上世纪二战以后，为适应经济发展的迫切需要，各国都相继建立了一些机构对岩石力学进行专题研究。当时各国有代表性的研究