各种地震岩石物理模型介绍及其适用范围ppt课件
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精品课程《岩石力学》PPT课件
精品课程
岩石力学
二、岩石力学学科的形成及定义
1951年，J. Stini 和 L. Müller等在 Salzburg发起和举行了以岩体力 学为主题的第一次国际岩石力学讨论会，为把工程地质与力 学相结合、为建立岩石力学这门边缘学科跨出了重要的一步， 并创办了《Geologie und Bauwesen》，1962年改名为《Rock Mechanics & Rock Engineering》 1956年4月，在美国的科罗拉多矿业学院举行的一次专业会议上， 开始使用“岩石力学”这一名词，并由该学院汇编了“岩石 力学论文集”。在论文集的序言中说：“它是与过去作为一 门学科而发展起来的土力学，有着相似的概念的一门学科， 对这种有关岩石的力学方面的学科，现取名为岩石力学”。 1957年在巴黎出版的塔洛布尔（J. Talobre）的专著“岩石力学”是 这方面较早的一本较系统的著作。其后，开始形成了不同的 岩石力学学派（如法国学派，偏重于从弹塑性理论方面来研 究；奥地利学派，偏重于地质构造方面来研究）。
断层 （Fault）
褶皱 (Drape)
层理 (Lamina)
岩石和岩体的重要区别就是岩体包含若干不连续面。由 于不连续面的存在，岩体的强度远低于岩石的强度。
4. 岩体结构
岩体结构：包括结构面和结构体两个基本要素。
结构面：岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状
地质界面，包括物质的分界面和不连续面。
（3）数学力学分析方法
力学模型：刚体、弹性、塑性、流变、细观、损伤、 断裂、块体力学 数值分析：有限差分法、有限元法、边界元法、离 散元法、无单元法、流形元法、不连续变形分析、 和反演分析法等 模糊聚类和概率分析：随机分析、可靠度分析、灵 敏度分析、趋势分析、时间序列分析和灰色系统分 析等 模拟分析：光弹应力分析、相似材料模型试验、离 心模型试验
岩石力学
二、岩石力学学科的形成及定义
1951年，J. Stini 和 L. Müller等在 Salzburg发起和举行了以岩体力 学为主题的第一次国际岩石力学讨论会，为把工程地质与力 学相结合、为建立岩石力学这门边缘学科跨出了重要的一步， 并创办了《Geologie und Bauwesen》，1962年改名为《Rock Mechanics & Rock Engineering》 1956年4月，在美国的科罗拉多矿业学院举行的一次专业会议上， 开始使用“岩石力学”这一名词，并由该学院汇编了“岩石 力学论文集”。在论文集的序言中说：“它是与过去作为一 门学科而发展起来的土力学，有着相似的概念的一门学科， 对这种有关岩石的力学方面的学科，现取名为岩石力学”。 1957年在巴黎出版的塔洛布尔（J. Talobre）的专著“岩石力学”是 这方面较早的一本较系统的著作。其后，开始形成了不同的 岩石力学学派（如法国学派，偏重于从弹塑性理论方面来研 究；奥地利学派，偏重于地质构造方面来研究）。
断层 （Fault）
褶皱 (Drape)
层理 (Lamina)
岩石和岩体的重要区别就是岩体包含若干不连续面。由 于不连续面的存在，岩体的强度远低于岩石的强度。
4. 岩体结构
岩体结构：包括结构面和结构体两个基本要素。
结构面：岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状
地质界面，包括物质的分界面和不连续面。
（3）数学力学分析方法
力学模型：刚体、弹性、塑性、流变、细观、损伤、 断裂、块体力学 数值分析：有限差分法、有限元法、边界元法、离 散元法、无单元法、流形元法、不连续变形分析、 和反演分析法等 模糊聚类和概率分析：随机分析、可靠度分析、灵 敏度分析、趋势分析、时间序列分析和灰色系统分 析等 模拟分析：光弹应力分析、相似材料模型试验、离 心模型试验
各种地震岩石物理模型介绍和适用范围
2、Biot理论
Biot理论的基本假设包括:(1)岩石或孔隙介质(基质和 骨架)在宏观上是均匀和各向同性的;(2)所有的孔隙都是相 互连通的,而且粒径大小完全一样;(3)波长比岩石颗粒的最 大尺寸大得多;(4)岩石基质和孔隙流体之间存在相对运动但 遵循Darcy定律;(5)由波传播过程中能量损耗造成的热效应 可以忽略;(6)孔隙流体和岩石基质不发生化学相互作用。
1、 Hill包含体模型
Hill基于前人的工作,计算了含球状包含体的岩石等效 弹性模量,推导出如下结果:
c1 c2 a , K K2 K K1 K
c1 c2 b ,
2 1
1、 Hill包含体模型
其中：
a
3
5b
K
K 4
3
K 和 分别是岩石的体积模量和剪切模量，K1 和 K2 分
t 1 tma t f
1、时间平均方程
其中,△t为声波时差,△tma和△tf分别是孔隙流体和岩
石骨架的声波时差值, 是孔隙度。因此,通常被称为时间平
均方程。该方程适用于压实和胶结良好的纯砂岩.对于未胶
结、未压实的疏松砂岩,需要用压实校正系数 Cp 校正:
t tma 1
t f tma C p
1、Gassmann方程
岩石物理分析中的一个重要问题就是从一种流体饱和的 岩石地震速度预测另一种流体饱和的岩石地震速度，即用岩 石骨架速度预测饱和岩石速度，反之亦然，这就是流体替换， 而流体替换的基础就是Gassmann方程。
1、Gassmann方程
Gassmann提出了饱和流体岩石的弹性模量公式:
K
Kd
1
Kd Km
1
K f Km
2
Kd
地震有关专业知识PPT课件
地面振动
岩石
最新课件
26
地震仪的工作原理
摆锤
弹簧
最新课件
27
现代地震仪
最新课件
28
三、地震的记录与定位
地震观测站
地震观测站
震中
震源
地震观测站
地震波传播时间图
• 最新课件 震中的确定
29
三、地震的记录与定位
地震仪记录下来的起伏震动的曲线，称为地震谱. 曲线上S-P为时差(纵、横波到达地震台的时间差).
震级每提高1级，大地振动增大 10 倍, 能量释放增加30 倍。 已测到的最大地震为里氏9.0级。
最新课件
34
里氏震级
震级
剧震：几乎是毁灭性 的，人员大量死亡 大震：严重经济损 失，人员大量死亡 强震：造成数十亿美元 的破坏，人员死亡 中震：财产毁坏
轻震：部分财产毁坏
小震：人有感觉
无感地震
最新课件
最新课件
41
最新课件
全球地震分布与 板块边界的关系
全球地震的绝大多数 发生在板块边界（提 供了地震释放总能量 的95% ） 板块内部的地震常常 与古板块边界或造山 带有关
42
板块俯冲与贝尼奥夫带
岩石圈
深震
中震
岛弧
海沟
浅震
软流圈
最新课件
• 贝尼奥夫带: • 海沟开始向大
陆方向深处倾 斜延伸的地震 震源深度面。 是板块的汇聚 边界。（活动 大陆边缘）
1999.8
最新课件
6
第一节 地震的含义及有关地震描述术语
二、地震描述术语
断层崖
• 1）震源：震动发 生的地方
地震波
• 2）震中：震源在 地表的垂直投影
岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
《岩石物理力学性质》PPT课件
▪ 矿物的解理就是矿物晶体受应力作用超过 弹性限度,沿结晶学方向破裂成光滑的平面 的现象.
微裂隙
▪ 白云质灰岩晶间微裂隙
▪ 粒间空隙
粒间空隙
晶格
▪ 晶格边界、晶格缺陷
▪ 微构造面对岩石工程性质的影响 ▪ 大大降低岩石的强度 ▪ 导致岩石的各向异性 ▪ 增大岩石的变形、改变弹性波速、电阻率
和热传导率等
▪ 岩石是构成岩体的根本单元。
1.2.1 岩石的根本构成
▪ 岩石的根本构成是由组成岩石的物质成分和构造 两方面决定。
▪ 组成岩石的矿物称为造岩矿物。矿物是地壳中天 然生成的自然元素或化合物，它具有一定的物理 性质、化学成分和形态。
▪ 主要造岩矿物：最主要的造岩矿物只有30多种， 如石英、长石、辉石、角闪石、云母、方解石、 高岭石、绿泥石、石膏、赤铁矿、黄铁矿等。
基性和超基性岩石主要是由易于风化的矿物组成，非常容易风化 ；
酸性岩石主要由较难风化的矿物组成，抗风化能力比起同样构造的基性 岩要高 ；
沉积岩主要由风化产物组成，大多数为原来岩石中较难风化的碎屑物或 是在风化和沉积过程中新生成的化学沉积物，稳定性一般都较高；
1.2.1.2 常见的岩石构造类型
▪ 岩石的构造是指岩石中矿物〔及岩屑〕颗 粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形 状、排列、构造连结特点及岩石中的微构 造面。
1.2.1.1 岩石的主要物质成分
按照生成条件划分，矿物可分为： 原生矿物——由岩浆岩冷凝生成，如石英、长石、辉石、角闪石、 云母等； 次生矿物——由原生矿物经风化作用直接生成，如由长石风化而成 的高岭石、由辉石或角闪石风化而成的绿泥石等，或 在水溶液中析出生成，如石膏、方解石。
矿物的外表形态： 结晶体——大多呈现规那么的几何形状； 非结晶体——呈现不规那么的形状。
微裂隙
▪ 白云质灰岩晶间微裂隙
▪ 粒间空隙
粒间空隙
晶格
▪ 晶格边界、晶格缺陷
▪ 微构造面对岩石工程性质的影响 ▪ 大大降低岩石的强度 ▪ 导致岩石的各向异性 ▪ 增大岩石的变形、改变弹性波速、电阻率
和热传导率等
▪ 岩石是构成岩体的根本单元。
1.2.1 岩石的根本构成
▪ 岩石的根本构成是由组成岩石的物质成分和构造 两方面决定。
▪ 组成岩石的矿物称为造岩矿物。矿物是地壳中天 然生成的自然元素或化合物，它具有一定的物理 性质、化学成分和形态。
▪ 主要造岩矿物：最主要的造岩矿物只有30多种， 如石英、长石、辉石、角闪石、云母、方解石、 高岭石、绿泥石、石膏、赤铁矿、黄铁矿等。
基性和超基性岩石主要是由易于风化的矿物组成，非常容易风化 ；
酸性岩石主要由较难风化的矿物组成，抗风化能力比起同样构造的基性 岩要高 ；
沉积岩主要由风化产物组成，大多数为原来岩石中较难风化的碎屑物或 是在风化和沉积过程中新生成的化学沉积物，稳定性一般都较高；
1.2.1.2 常见的岩石构造类型
▪ 岩石的构造是指岩石中矿物〔及岩屑〕颗 粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形 状、排列、构造连结特点及岩石中的微构 造面。
1.2.1.1 岩石的主要物质成分
按照生成条件划分，矿物可分为： 原生矿物——由岩浆岩冷凝生成，如石英、长石、辉石、角闪石、 云母等； 次生矿物——由原生矿物经风化作用直接生成，如由长石风化而成 的高岭石、由辉石或角闪石风化而成的绿泥石等，或 在水溶液中析出生成，如石膏、方解石。
矿物的外表形态： 结晶体——大多呈现规那么的几何形状； 非结晶体——呈现不规那么的形状。
岩石基本物理力学性质PPT课件
岩石的变形指标
E
弹模
含或水E率t
d d
泊松比
含水 x率 y
剪切模量：G E
2(1 )
拉梅常数：
E
(1 )(1 2)
E
体积模量： Kv 3(1 2)
23
第243页/共36页
1.5 影响岩石力学性质的主要因素
• 围压 •水 • 温度 • 加载速度（应变率）
24
第254页/共36页
围压对岩石力学性质的影响
岩块 非连续面
联合作用
岩体特性
岩块研究 成果丰硕
理论背景 试验基础
采样 试验设备
2
第32页/共36页
课程章节调整
岩石物理力学性质 岩石的本构模型与强度理论 岩体力学性质 地应力 三大岩石工程--洞、坡、基
3
第43页/共36页
岩石的物理性质（Physical Properties of rocks)
砂岩
4~25
玄武岩 10~30 闪长岩 10~25
砾岩
2~15
石英岩 大理岩 白云岩
10~30 7~20 15~25
安山岩 片麻岩 板岩
10~20 5~20 7~15
灰岩
千枚岩、 片岩
5~20 1~10
Rt
1 25
~
1 4
Rc
13
第143页/共36页
岩石的抗剪强度
基本概念—正应力条件下施加剪切力，岩石能抵 抗的最大剪力
D点以后：破裂后阶段
典型的应力-应变曲线 第221页/共36页
21
岩石变形性质-体积变形
岩石的扩容
岩石在荷载作用下发生破坏之前产生体积膨胀大于体积压缩的非线性体积变形
地震ppt课件
协调配合
各方救援力量应加强协调配合，合理分配救援资源和任务 ，确保救援工作的高效有序进行。
灾后重建与恢复工作
对灾区进行全面评估，了解灾情损失和重建需求，为 灾后重建提供科学依据。
输入 标题
规划重建
制定灾后重建计划，明确重建目标、任务和时间表。 同时，要充分考虑当地经济、社会和环境因素，确保 重建工作的可持续性和合理性。
横向地震
地震时岩层在地应力的作用下发生 横向错动，这种地震通常发生在板 块边界地区。
03
地震监测与预测
地震监测技术与方法
01
地震监测技术
02
地震监测方法
地震监测技术包括地震台网、强震观测、地下水位观测等，这些技术 能够实时监测地壳运动和地震活动，为地震预测提供数据支持。
地震监测方法包括地震仪观测、地磁观测、地电观测等，这些方法能 够通过测量地球物理场的变化，分析地震活动的规律和特征。
灾情评估
资源整合
鼓励和引导受灾群众积极参与灾后重建工作，发挥其 主体作用。同时，要加强社区组织建设和管理，提高
社区自我恢复和发展能力。
社区参与
整合政府、企业和社会各方面的资源，为灾后重建提 供资金、技术和人力支持。同时，要加强国际合作与 交流，借鉴国际先进经验和技术。
05
防震减灾与社会责任
提高公众防震减灾意识
地震预测的原理与模型
地震预测原理
地震预测的原理是通过分析地震活动 的规律和特征，建立数学模型，预测 未来地震发生的可能性。
地震预测模型
地震预测模型包括时间序列模型、统 计模型和物理模型等，这些模型能够 根据历史地震数据和物理过程，模拟 和预测未来地震活动。
地震预警系统的建设与应用
地震预警系统
各方救援力量应加强协调配合，合理分配救援资源和任务 ，确保救援工作的高效有序进行。
灾后重建与恢复工作
对灾区进行全面评估，了解灾情损失和重建需求，为 灾后重建提供科学依据。
输入 标题
规划重建
制定灾后重建计划，明确重建目标、任务和时间表。 同时，要充分考虑当地经济、社会和环境因素，确保 重建工作的可持续性和合理性。
横向地震
地震时岩层在地应力的作用下发生 横向错动，这种地震通常发生在板 块边界地区。
03
地震监测与预测
地震监测技术与方法
01
地震监测技术
02
地震监测方法
地震监测技术包括地震台网、强震观测、地下水位观测等，这些技术 能够实时监测地壳运动和地震活动，为地震预测提供数据支持。
地震监测方法包括地震仪观测、地磁观测、地电观测等，这些方法能 够通过测量地球物理场的变化，分析地震活动的规律和特征。
灾情评估
资源整合
鼓励和引导受灾群众积极参与灾后重建工作，发挥其 主体作用。同时，要加强社区组织建设和管理，提高
社区自我恢复和发展能力。
社区参与
整合政府、企业和社会各方面的资源，为灾后重建提 供资金、技术和人力支持。同时，要加强国际合作与 交流，借鉴国际先进经验和技术。
05
防震减灾与社会责任
提高公众防震减灾意识
地震预测的原理与模型
地震预测原理
地震预测的原理是通过分析地震活动 的规律和特征，建立数学模型，预测 未来地震发生的可能性。
地震预测模型
地震预测模型包括时间序列模型、统 计模型和物理模型等，这些模型能够 根据历史地震数据和物理过程，模拟 和预测未来地震活动。
地震预警系统的建设与应用
地震预警系统
第2章岩石的物理性质ppt课件
构造节理、断层、劈理以 及层间错动面等。
岩体受卸荷作用，风化作用和 地下水活动所产生的结构面。
卸荷裂隙、风化裂隙以及 各种泥化夹层、次生夹泥 等。
2.3 岩体结构
➢结构面的类型和自然特性
❖ 结构面的自然特性
是指结构面的规模、结构面上的物质组成、结构面的结合状态和 空间分布以及密集程度等等。
结构面的等级：按结构面的规模分为四个等级，每个等级都关系到岩体 的稳定性。
当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含开口孔隙较多时， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
2.2 岩石的物理性质指标
➢岩石的水理性质
❖ 岩石的渗透性
水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透。岩土体具有渗透的性质称为岩 土体的渗透性。
是岩石水理性质的重要指标，也是岩体稳定性分析的基本计算参数。由 水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等 均属于岩土体的渗透稳定问题。水在孔隙介质中的渗透问题，目前的研 究在试验及理论上都有一定的水平，在解决实际问题方面也能够较好地 反映水在孔隙介质中的渗流的运动规律。 对于裂隙介质中的渗流研究， 则很不成熟。
wa
Ww1 Ws
100 %
2.2 岩石的物理性质指标
➢ 岩石的水理性质
❖ 岩石的吸水性
▪ 吸水率
实验测定：烘干箱烘干12小时（1050C）求得干重Ws，水中浸润12— 24小时，称得湿重，算出吸入的水重Ww1，从而求得a 。
影响因素：孔隙的多少和细微裂隙的连通情况。
应用：工程上常用吸水率作为判断岩石的抗冻性及风化程度的指标。
▪ 抗冻性衡量指标 抗冻系数大于75%，重力损失率小于5%的岩石为抗冻性能好的岩石。
2.2 岩石的物理性质指标
岩体受卸荷作用，风化作用和 地下水活动所产生的结构面。
卸荷裂隙、风化裂隙以及 各种泥化夹层、次生夹泥 等。
2.3 岩体结构
➢结构面的类型和自然特性
❖ 结构面的自然特性
是指结构面的规模、结构面上的物质组成、结构面的结合状态和 空间分布以及密集程度等等。
结构面的等级：按结构面的规模分为四个等级，每个等级都关系到岩体 的稳定性。
当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含开口孔隙较多时， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
2.2 岩石的物理性质指标
➢岩石的水理性质
❖ 岩石的渗透性
水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透。岩土体具有渗透的性质称为岩 土体的渗透性。
是岩石水理性质的重要指标，也是岩体稳定性分析的基本计算参数。由 水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等 均属于岩土体的渗透稳定问题。水在孔隙介质中的渗透问题，目前的研 究在试验及理论上都有一定的水平，在解决实际问题方面也能够较好地 反映水在孔隙介质中的渗流的运动规律。 对于裂隙介质中的渗流研究， 则很不成熟。
wa
Ww1 Ws
100 %
2.2 岩石的物理性质指标
➢ 岩石的水理性质
❖ 岩石的吸水性
▪ 吸水率
实验测定：烘干箱烘干12小时（1050C）求得干重Ws，水中浸润12— 24小时，称得湿重，算出吸入的水重Ww1，从而求得a 。
影响因素：孔隙的多少和细微裂隙的连通情况。
应用：工程上常用吸水率作为判断岩石的抗冻性及风化程度的指标。
▪ 抗冻性衡量指标 抗冻系数大于75%，重力损失率小于5%的岩石为抗冻性能好的岩石。
2.2 岩石的物理性质指标
地震作用PPT演示课件
37Байду номын сангаас
第三节 地震波与地震仪 地震仪： 纵波与横波到达同一地 震台的时间差，即时差 （右图中的S—P)，与 震中离地震台的距离成 正比（右图)，离震中 越远，时差越大。
38
第三节 地震波与地震仪 地震仪： 根据三个不在一条 直线上的地震台所 得的震中距用三点 交绘法即可求出震 中位置。
普通地质学课件
主讲人：周俊杰 单位：资源学院勘查系
1
第六章 地震作用
第一节 地震概况 第二节 地震的成因类型 第三节 地震波与地震仪 第四节 地震效应 第五节 地震的地理分布 第六节 地震的预防、预报
2
第六章 地震作用
第一节 地震概况
地震：是由自然原因引起岩石圈的快速颤动 强烈的地震导致山崩地裂，地面沉降和隆起，地 表错位，河水堵塞或决堤，建筑物倒塌或堤毁， 电路走火，交通中断等，所有这一切都发生在倾 刻之间。
横波（S波）：质点的振动方向与波的前进方向垂直，只能在固
体中传播
面波（L波）：沿地表面传播的一重摆动波，类似波浪，破坏性
最大
31
第三节 地震波与地震仪 纵波（P波） 横波（S波）
32
第三节 地震波与地震仪 地震波
纵波传播速度快、通过能力强，所以当地震发生时，首先到 达地面，这时位于震中的人们会感到上下颠簸。 接着横波到达，大地便开始前后左右摇晃，严重时造成房倒 屋塌、土石崩落、公路变形。
33
第三节 地震波与地震仪 地震仪：记录地震波的仪器。它能客观而及时地将地面的 振动记录下来。 由地震仪记录下来的震动是一条具有不同起伏幅度的曲线， 称为地震谱。曲线起伏幅度与地震波引起地面振动的振幅 相应，它标志着地震的强烈程度。从地震谱可以清楚地辨 别出各类震波的效应。
第三节 地震波与地震仪 地震仪： 纵波与横波到达同一地 震台的时间差，即时差 （右图中的S—P)，与 震中离地震台的距离成 正比（右图)，离震中 越远，时差越大。
38
第三节 地震波与地震仪 地震仪： 根据三个不在一条 直线上的地震台所 得的震中距用三点 交绘法即可求出震 中位置。
普通地质学课件
主讲人：周俊杰 单位：资源学院勘查系
1
第六章 地震作用
第一节 地震概况 第二节 地震的成因类型 第三节 地震波与地震仪 第四节 地震效应 第五节 地震的地理分布 第六节 地震的预防、预报
2
第六章 地震作用
第一节 地震概况
地震：是由自然原因引起岩石圈的快速颤动 强烈的地震导致山崩地裂，地面沉降和隆起，地 表错位，河水堵塞或决堤，建筑物倒塌或堤毁， 电路走火，交通中断等，所有这一切都发生在倾 刻之间。
横波（S波）：质点的振动方向与波的前进方向垂直，只能在固
体中传播
面波（L波）：沿地表面传播的一重摆动波，类似波浪，破坏性
最大
31
第三节 地震波与地震仪 纵波（P波） 横波（S波）
32
第三节 地震波与地震仪 地震波
纵波传播速度快、通过能力强，所以当地震发生时，首先到 达地面，这时位于震中的人们会感到上下颠簸。 接着横波到达，大地便开始前后左右摇晃，严重时造成房倒 屋塌、土石崩落、公路变形。
33
第三节 地震波与地震仪 地震仪：记录地震波的仪器。它能客观而及时地将地面的 振动记录下来。 由地震仪记录下来的震动是一条具有不同起伏幅度的曲线， 称为地震谱。曲线起伏幅度与地震波引起地面振动的振幅 相应，它标志着地震的强烈程度。从地震谱可以清楚地辨 别出各类震波的效应。
岩石力学ppt课件
浅成岩中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性小、抗风化性能较深成岩强，但斑状结构岩石 的透水性和力学强度变化较大，特别是脉岩类，岩体小。
喷出岩常具有气孔构造、流纹构造和原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产 出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。
4
第二章 岩石的物理性质及工程分类
所以：
x y xy z yz
xz zx yx zy
中，实际上独立的应力分量只有6个。
11
第4章 岩石的本构关系和强度准则
应力平衡微分方程
根据微分单元体x方向平衡，∑Fx=0，则
12
第4章 岩石的本构关系和强度准则
4.2 应变及应变状态分析 应变的概念 由于载荷作用或者温度变化等外界因素等影响，物体内各点在空间的位置将发 生变化，即产生位移。
岩石力学基础 复习指导
课程主要内容
31
岩石的结构和组织
2
岩石的物理性质及工程分类
3
岩石的力学性质
4
本构关系和强度准则
35
岩石的蠕变
6
地应力测量及计算
37
测井解释及井壁稳定
1
第1章 岩石的结构和组织特点
▪ 岩石的结构和分类 ▪ 岩石的微观结构 ▪ 岩石的宏观结构
成岩旋回图
2
第二章 岩石的物理性质及工程分类
2）沉积岩的性质 碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。此外，碎
屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响。 粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化
和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场 地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。
喷出岩常具有气孔构造、流纹构造和原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产 出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。
4
第二章 岩石的物理性质及工程分类
所以：
x y xy z yz
xz zx yx zy
中，实际上独立的应力分量只有6个。
11
第4章 岩石的本构关系和强度准则
应力平衡微分方程
根据微分单元体x方向平衡，∑Fx=0，则
12
第4章 岩石的本构关系和强度准则
4.2 应变及应变状态分析 应变的概念 由于载荷作用或者温度变化等外界因素等影响，物体内各点在空间的位置将发 生变化，即产生位移。
岩石力学基础 复习指导
课程主要内容
31
岩石的结构和组织
2
岩石的物理性质及工程分类
3
岩石的力学性质
4
本构关系和强度准则
35
岩石的蠕变
6
地应力测量及计算
37
测井解释及井壁稳定
1
第1章 岩石的结构和组织特点
▪ 岩石的结构和分类 ▪ 岩石的微观结构 ▪ 岩石的宏观结构
成岩旋回图
2
第二章 岩石的物理性质及工程分类
2）沉积岩的性质 碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。此外，碎
屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响。 粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化
和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场 地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。
《岩石力学》(完整版)PPT课件
1.平行层面纵波波速大于垂直层面波速
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
.
43
表3－6
.
44
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
.
4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
VP0.3 51.88
.
34
.
35
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
.
29
.
30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
.
31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 1 51305 0130MP之a间。
.
12
（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
.
43
表3－6
.
44
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
.
4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
VP0.3 51.88
.
34
.
35
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
.
29
.
30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
.
31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 1 51305 0130MP之a间。
.
12
（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：
《地震》PPT课件-完美版
联 系上下 文；联 系生活 实际； 结合时 代背景 ；展开 丰富联 想。… …
师 ：希望 同学们 在以后 的学习 过程中 ，继续 运用我 们总结 的这些 体会句 子的方 法去学 习课文 ，一定 会有更 多的收 获。
日 积月累
过 渡：鲁 迅先生 的文章 无疑是 人类文 化宝库 中的一 笔财富 ，这节 课我们 一起细 细品读 鲁迅先 生文章 中的脍 炙人口 、发人 深省的 名言警 句。
从他们那里可以得到什么启示呢？ 怎样做好防震准备呢？
固定物品，以免震倒。 清洁楼道，保持畅通。 清理小间，以便躲避。 备防震包，方便自救。
避震常识
地震自救
学校自救 家庭自救 户外自救 震后自救
可以躲避在学课桌校下自、救讲台旁，
教学楼内的学生可以到空间小、 有管道支撑的房间里，决不可让 学生们乱跑或跳楼。
我知道了地震的成因
当地壳由于受到挤压，会产生褶皱。当 Nhomakorabea皱承受不了挤压的 力度时，便会产生断裂并释放出能量，便形成了地震。
你地震知是道一地种震自是然怎现么象发，生是地的壳吗中？
的岩层发生破裂产生震动而引起的。
地震的危害
在城市：房屋坍塌、燃气泄漏、交通中 断、停水断电、通讯中断等
在山区：山体滑坡、水库垮坝、铁轨变 形、桥梁垮塌
（2 ）提出 要求： 可以就 课文来 谈，可 以结合 课外学 习的收 获来谈 ；可以 讲同鲁 迅有关 的人和 事，也 可以说 说读鲁 迅作品 的体会 。
（3 ）小组 讨论， 合作学 习。
（4 ）汇报 交流， 师生评 议。
（5 ）教师 小结。 阅读了 鲁迅先 生的文 章，认 识了鲁 迅这位 伟大的 文学家 、思想 家和革 命家， 希望同 学们能 从他的 身上汲 取力量 ，超越 自我。
《岩石物理性质》PPT课件教学文稿
岩石是矿物的集合体，是天然地质作用的产物。 岩石是构成岩体的基本组成单位，在以岩体为研究对
象时，可以看成是均匀的； 岩石中存在微裂隙、粒间空隙、晶格缺陷等微结构面；
岩石的基本构成
岩石中微结构面包括：晶粒边界、微 裂隙、粒间空隙、晶格缺陷等
岩石的基本构成
➢ 岩石的基本构成是由组成岩石的物质成分和结构两大方 面来决定的
KR
cw c
岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，大开孔隙较多， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
KR＞0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好 KR＜0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差
岩石的抗冻性
岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。
抗冻系数(cf)：岩样在±25 ℃的温度区间内，反复降 温、冻结、升温、融解，其抗压强度有所下降，岩 样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的比值， 用百分率表示，即
石英闪长岩； 浅成岩常见岩石：花岗斑岩、闪长玢岩、伟晶岩、
辉绿岩； 喷出岩常见岩石：玄武岩、安山岩和流纹岩
岩石的地质成因分类
➢沉积岩（水成岩）：由风化剥蚀作用或火山作 用形 成的物质，在原地或被外力搬运，在适当的条件下沉 积下来，经胶结和成岩作用而形成的；又细分为：火 山碎屑岩、胶结碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物岩； 火山碎屑岩常见岩石：火山集块岩、火山角砾岩、 凝灰岩； 胶结碎屑岩常见岩石：各种砾岩、砂岩、粉砂岩、 胶结碎屑岩； 粘土岩常见岩石：页岩、泥岩； 化学岩和生物岩常见岩石：碳酸盐类岩石（石灰岩 和白云岩）
《岩石物理性质》PPT课 件
2.1 概述
岩石是构成地壳表层岩 石圈的主题，目前人类 前所未有地、广泛地接 触和改造岩体；
20世纪被誉为高层建筑 的世纪，而21世纪出于 环境保护等方面的原因， 人类将要向地下索取更 多的空间，因此专家预 言21世纪将是地下工程 的世纪。
象时，可以看成是均匀的； 岩石中存在微裂隙、粒间空隙、晶格缺陷等微结构面；
岩石的基本构成
岩石中微结构面包括：晶粒边界、微 裂隙、粒间空隙、晶格缺陷等
岩石的基本构成
➢ 岩石的基本构成是由组成岩石的物质成分和结构两大方 面来决定的
KR
cw c
岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，大开孔隙较多， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
KR＞0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好 KR＜0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差
岩石的抗冻性
岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。
抗冻系数(cf)：岩样在±25 ℃的温度区间内，反复降 温、冻结、升温、融解，其抗压强度有所下降，岩 样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的比值， 用百分率表示，即
石英闪长岩； 浅成岩常见岩石：花岗斑岩、闪长玢岩、伟晶岩、
辉绿岩； 喷出岩常见岩石：玄武岩、安山岩和流纹岩
岩石的地质成因分类
➢沉积岩（水成岩）：由风化剥蚀作用或火山作 用形 成的物质，在原地或被外力搬运，在适当的条件下沉 积下来，经胶结和成岩作用而形成的；又细分为：火 山碎屑岩、胶结碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物岩； 火山碎屑岩常见岩石：火山集块岩、火山角砾岩、 凝灰岩； 胶结碎屑岩常见岩石：各种砾岩、砂岩、粉砂岩、 胶结碎屑岩； 粘土岩常见岩石：页岩、泥岩； 化学岩和生物岩常见岩石：碳酸盐类岩石（石灰岩 和白云岩）
《岩石物理性质》PPT课 件
2.1 概述
岩石是构成地壳表层岩 石圈的主题，目前人类 前所未有地、广泛地接 触和改造岩体；
20世纪被誉为高层建筑 的世纪，而21世纪出于 环境保护等方面的原因， 人类将要向地下索取更 多的空间，因此专家预 言21世纪将是地下工程 的世纪。
岩石物理岩性ppt课件
岩石物理学在油储地球物理中应用
参考文献
1. 岩石物理学，陈禺页，北京大学出版社 2. 双相介质中波的传播，Amos Nur 等，石
油工业出版社 3. 定量测井声学，唐晓明等，石油工业出
版社
4. 毛管理论在测井解释中的应用，原海 涵，石油工业出版社
岩石物理基本实验结果、基础理论
岩石物理特性—测井资料应用
高值 低值
低值
比砂岩还低
比砂岩还低
比砂岩还低 最低 最低 最低
(钾盐最高)
自然电位 (mV)
基值 异常不明显
明显负异常
明显负异常
大片负异常
大片负异常 基值 基值 基值
微电极 (Ω.m)
低平值
中等 明显正异常 较高明显
正异常 高值 锯齿正负异常 高值 锯齿正负异常
极低
电阻率 (Ω.m)
低值 高值 (无烟煤最低) 低到中等
不等粒砂岩，5×10
中砂质粗粒岩屑 长石砂岩（接触式胶结）
细粒岩屑石英砂岩（薄 膜-孔隙式胶结）
粒间扩大孔，5×10
粒间孔全貌，孔隙中无充填物
粒间孔隙被高岭石堵塞
颗粒表面生长次生石英
长石颗粒微溶蚀
碎屑颗粒粒度分级
十进制
粒级划分
颗粒直径（毫米）
巨砾
>1000
砾岩
粗砾 中砾
1000~100
100~10
岩石物理学重要性与意义
地球由岩石圈、水圈和大气层组成。而岩石是 构成地球最基本的物质，因此研究地球上的诸 多现象和过程（如地球的能源、资源、环境和 灾害等问题-人类生存的基础问题）都离不开对 岩石物理性质的清楚认识和深刻理解。它们包 括岩石力学、声学特性、电性、磁性和放射性 等，是地球物理勘探的物理基础，主要在资源 勘探、重大水利水电工程、地震预报等领域上 应用。 地质工程—地球探测与信息技术、地质勘查 地球物理学-固体地球物理学、应用地球物理学、 大地测量学和空间地球物理。
各种地震岩石物理模型介绍及其适用范围
前言
理论模型是进行岩石物理研究的主要方法之一,它在通过 一定的假设条件把实际的岩石理想化,通过内在的物理学原理 建立通用的关系。有些模型假设岩石中的孔隙和颗粒是层状 排列的,有些模型认为岩石是由颗粒和某种单一几何形状的孔 隙组成的集合体,其中孔隙可以是球体、椭球体或是球形或椭 球形的包含体,还有些模型认为岩石颗粒是相同的弹性球体。 鉴于以上不同的实际岩石理想化过程,我们将岩石物理模型分 为四类:层状模型、球形孔隙模型、包含体模型和接触模型。
K 4
和 分别是岩石的体积模量和剪切模量， 3和 分别是两种相的体积
模量, 和 分K别是两种相的剪切模量，
K1 K2
1 2
和 分c别1是两c2种相的百分含量。
第17页/共23页
三、包含体模型
1、 Hill包含体模型
Hill包含体模型假设等效介质统计上是均匀和各向同性的，球形包含体 统计地分散在骨架中。该模型一般被用来计算骨架速度，计算出的饱含流 体的岩石速度比实验室测量的数据略高。
第19页/共23页
四、接触模型
1、Hertz模型
根据Hertz，两个互相接触的弹性等球体由于外加法向力而变形，法
向接触刚度 为:
Dn
其中，
为泊松比，
m
Dn
4ma 1 m
,
a 是球体的剪切模量， 是接触面积的半径。
m
第20页/共23页
四、接触模型
2、Mindlin模型
Mindlin设计了一个模型，既包括法向力，又包括切向力。切向接触
其中：
A
P22
R11
2Q12 ,
B
11 22
2 12
,
P
1
1
Kd Km
理论模型是进行岩石物理研究的主要方法之一,它在通过 一定的假设条件把实际的岩石理想化,通过内在的物理学原理 建立通用的关系。有些模型假设岩石中的孔隙和颗粒是层状 排列的,有些模型认为岩石是由颗粒和某种单一几何形状的孔 隙组成的集合体,其中孔隙可以是球体、椭球体或是球形或椭 球形的包含体,还有些模型认为岩石颗粒是相同的弹性球体。 鉴于以上不同的实际岩石理想化过程,我们将岩石物理模型分 为四类:层状模型、球形孔隙模型、包含体模型和接触模型。
K 4
和 分别是岩石的体积模量和剪切模量， 3和 分别是两种相的体积
模量, 和 分K别是两种相的剪切模量，
K1 K2
1 2
和 分c别1是两c2种相的百分含量。
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三、包含体模型
1、 Hill包含体模型
Hill包含体模型假设等效介质统计上是均匀和各向同性的，球形包含体 统计地分散在骨架中。该模型一般被用来计算骨架速度，计算出的饱含流 体的岩石速度比实验室测量的数据略高。
第19页/共23页
四、接触模型
1、Hertz模型
根据Hertz，两个互相接触的弹性等球体由于外加法向力而变形，法
向接触刚度 为:
Dn
其中，
为泊松比，
m
Dn
4ma 1 m
,
a 是球体的剪切模量， 是接触面积的半径。
m
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四、接触模型
2、Mindlin模型
Mindlin设计了一个模型，既包括法向力，又包括切向力。切向接触
其中：
A
P22
R11
2Q12 ,
B
11 22
2 12
,
P
1
1
Kd Km
地震资料解释PPT课件
认识，建立各时期地层的反射特征，以整体了解工区的构造、
沉积、成藏。 层位标定——连接地震、地质桥梁
最新课件
16
地震剖面解释----地震层位标定
地震层位标定的意义 标定的实现 标定在综合解释中的应用
最新课件
17
标定地震层位意义
标定地震层位主要是了解地震反射层的地质含义， 将地震剖面转换为地质剖面，以更好了解各时期的 地层结构、构造形态及其岩性的横向变化。
地层、岩性、油气资料 资 料
准
目
（合成记录）确定地质层位
备
标
研 究
层位解释
组合断层
剖面解释
作T0 图
储层预测
沉积构造
空
发育史研究
间
时－深转换
解
… … 构造图
储层厚度图
油藏分布图
释
含油气远景评价、目标优选、提供钻井井位
地震常规解释流程图 最新课件
综合解释 12
收集基础资料
测线位置资料 探井资料：钻井、录井、测井、试油、
资料准备、剖面解释、空间解释和
综合解释四个最新课主件 要阶段。
5
前言
振幅类 频率类 相位类 时间类
岩性描述 构造解释
最新课件
6
地震资料解释
构造解释
岩性解释
速度分析 地震反射层位标定 波组对比、层位追踪
最新课件
7
构造解释
剖面、切片解释和层位追踪 断裂系统组合 等时图的绘制 时深转换（二维地震：偏移归位） 构造图的制作
横396剖面
从地震剖面上，北部断层断距较小，与北界断层未搭接。
最新课件
41
精细构造描述技术－－相干技术应用实例
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20
1、Hertz模型
根据Hertz，两个互相接触的弹性等球体由于外加法向
力而变形，法向接触刚度 Dn 为:
Dn
4ma 1 m
,
a 其中， m 为泊松比，m 是球体的剪切模量， 是接触
面积的半径。
21
2、Mindlin模型
Mindlin设计了一个模型，既包括法向力，又包括切向
力。切向接触刚度 Dt 为:
1
1
Kd Km
1 Kd
Km
Km
Kd Km Kf
4 3
d
,
Km
Kf
R
2Km
,Q
1
Kd Km
K
m
,
1 Kd Km
1 Kd Km
Km
Kf
Km
Kf
11 d 1 f , 22 f , 12 1 f
14
2、Biot理论
其中：Vp ,Vs 分别为高频极限纵横波速度， K f 、Kd 和
班级：地质工程QX171 姓名：沈江远 学号：201771293
1
理论模型是进行岩石物理研究的主要方法之一, 它在通过一定的假设条件把实际的岩石理想化,通过 内在的物理学原理建立通用的关系。有些模型假设 岩石中的孔隙和颗粒是层状排列的,有些模型认为岩 石是由颗粒和某种单一几何形状的孔隙组成的集合 体,其中孔隙可以是球体、椭球体或是球形或椭球形 的包含体,还有些模型认为岩石颗粒是相同的弹性球 体。鉴于以上不同的实际岩石理想化过程,我们将岩 石物理模型分为四类:层状模型、球形孔隙模型、包 含体模型和接触模型。
12
2、Biot理论
Biot得出当频率趋于零时,Biot理论就变成了Gassmann
方程.当波频率趋于无穷时,可以得到如下的一组Biot高频方
程:
1
V
2 p
A
A2 4B PR Q2 2B
2
,
Vs2
d
d
1
1
f
13
2、Biot理论
其中：
A
P22
R11
2Q12 ,
B
11 22
2 12
,
P
t 1 tma t f
4
1、时间平均方程
其中,△t为声波时差,△tma和△tf分别是孔隙流体和岩
石骨架的声波时差值, 是孔隙度。因此,通常被称为时间平
均方程。该方程适用于压实和胶结良好的纯砂岩.对于未胶 结、未压实的疏松砂岩,需要用压实校正系数 C p 校正:
t tma 1
t f tma C p
2
层状模型假设等效介质由各种不同的均匀弹性 相组成,其中包括孔隙流体和组成岩石颗粒的各种矿 物,并呈层状排列。岩石总体的物性参数是由各组分 物性参数综合而成。这类模型主要用来计算岩石骨 架的弹性模量。
3
1、时间平均方程
Wyllie等人的测量显示,假设岩石满足:(l)具有相对均 匀的矿物;(2)被液体饱和;(3)在高有效压力下,波在岩石中 直线传播的时间是在骨架中的传播时间与在孔隙流体中的传 播时间的和,由此得到声波时差公式为
别是两种相的体积模量,1 和 2 分别是两种相的剪切模量，
c1和 c2 分别是两种相的百分含量。
18
1、 Hill包含体模型
Hill包含体模型假设等效介质统计上是均匀和各向同性 的，球形包含体统计地分散在骨架中。该模型一般被用来计 算骨架速度，计算出的饱含流体的岩石速度比实验室测量的 数据略高。
19
接触模型假设岩石颗粒是由很多相同的弹性球 体组成。这类模型大多是为了研究粒状物质的等效 弹性特性而发展起来的，在岩石物理中，这些粒状 物质被称为非固结储层。只要提供深度信息，就能 用接触模型以深度和孔隙度的函数形式来定性估计 地震速度。所有接触模型都是以Hertz和Mindlin的 接触模型为基础。
2、当利用理论和模型时,必须了解到它们的适用性范围 和假设条件，以免导致数据被错误地解释。
23
5
1、时间平均方程
对于泥质砂岩,要进行泥质校正：
t
t tma t f tma
1 Cp
Vsh
tsh t f
tma tma
其中,tsh 和 Vsh 分别是泥质的声波时差和泥质
含量。
6
球形孔隙模型假设岩石是由颗粒和球状孔隙组成的集合 体,所有孔隙都是连通的，并且孔隙中饱和流体，这类模型 主要是用于计算饱含流体的岩石弹性模量，其中经典的 Gassmann方程主要用于计算低频条件下饱含流体岩石的弹性 模量，随后Biot将Gassmann方程拓展到全频率段。
Dt
2 dut dFt
8ma1 Ft Fn 1 3 ,
2 m
其中，Fn 是外加的法向力，Ft 是切向力，是摩擦系数。
22
1、近年来岩石物理模型的应用越来越广泛,其中被广泛 使用的是Gassmann方程、Biot理论和Wyllie时间平均方程。 另外,我们还可以用接触理论来半定性地理解颗粒物质的等 效弹性特性。随着研究的深人和仪器的精密,不久的将来岩 石物理模型将更接近实际岩石储层, 岩石物理模型在油气勘 探中将发挥更加重要的作用。
11பைடு நூலகம்
2、Biot理论
Biot理论的基本假设包括:(1)岩石或孔隙介质(基质和 骨架)在宏观上是均匀和各向同性的;(2)所有的孔隙都是相 互连通的,而且粒径大小完全一样;(3)波长比岩石颗粒的最 大尺寸大得多;(4)岩石基质和孔隙流体之间存在相对运动但 遵循Darcy定律;(5)由波传播过程中能量损耗造成的热效应 可以忽略;(6)孔隙流体和岩石基质不发生化学相互作用。
7
1、Gassmann方程
岩石物理分析中的一个重要问题就是从一种流体饱和的 岩石地震速度预测另一种流体饱和的岩石地震速度，即用岩 石骨架速度预测饱和岩石速度，反之亦然，这就是流体替换， 而流体替换的基础就是Gassmann方程。
8
1、Gassmann方程
Gassmann提出了饱和流体岩石的弹性模量公式:
2
K
Kd
1
Kd Km
1
K f Km
Kd
K
2 m
,
d
其中K、K f 、Kd 和Km 分别是饱和岩石、孔隙流体、岩石
骨架和组成岩石的矿物的体积模量, 和d分别是饱和岩石
和岩石骨架的剪切模量, 是孔隙度.
9
1、Gassmann方程
Gassmann方程的基本假设是:(1)岩石(基质和骨架)宏观 上是均匀各向同性的;(2)所有的孔隙都是连通的;(3)孔隙中 充满着流体;(4)研究中的岩石一流体系统是封闭的(不排 液);(5)当波在岩石中传播时,流体和骨架之间的相对运动可 以忽略;(6)孔隙流体不对固体骨架产生软化或硬化作用。
Km 分别是孔隙流体、岩石骨架和组成岩石的矿物的体积模
量，d 是岩石骨架的剪切模量， f , d 分别是孔隙流体和岩石
骨架的密度， 是孔隙度， 为弯曲系数，由孔隙的几何形
态决定。
15
包含体模型假设岩石是由颗粒和球形或椭球形 的包含体组成的集合体,并且每个包含体在均匀的骨 架中是孤立的,整体上具有和等效介质相同的弹性性 质.这类模型不仅能用来估计饱含流体岩石中的地震 速度,而且可以用来计算骨架速度。
16
1、 Hill包含体模型
Hill基于前人的工作,计算了含球状包含体的岩石等效 弹性模量,推导出如下结果:
c1 c2 a , K K2 K K1 K
c1 c2 b ,
2 1
17
1、 Hill包含体模型
其中：
a
3
5b
K
K 4
3
K 和 分别是岩石的体积模量和剪切模量，K1 和 K2 分
10
2、Biot理论
Gassmann方程是在用低频下模拟孔隙介质的弹性波传播. 在频率较高时,一些Gassmann的假设就不成立了,因此方程就 不能描述饱含流体的孔隙介质中的波传播。Biot建立了一套 饱含流体岩石的弹性波传播的基本理论,该理论的本质是将 饱含流体岩石的弹性特性(速度和衰减)和岩石骨架、岩石格 架(干燥岩石)以及饱含流体联系起来,适用于整个频率范围。
1、Hertz模型
根据Hertz，两个互相接触的弹性等球体由于外加法向
力而变形，法向接触刚度 Dn 为:
Dn
4ma 1 m
,
a 其中， m 为泊松比，m 是球体的剪切模量， 是接触
面积的半径。
21
2、Mindlin模型
Mindlin设计了一个模型，既包括法向力，又包括切向
力。切向接触刚度 Dt 为:
1
1
Kd Km
1 Kd
Km
Km
Kd Km Kf
4 3
d
,
Km
Kf
R
2Km
,Q
1
Kd Km
K
m
,
1 Kd Km
1 Kd Km
Km
Kf
Km
Kf
11 d 1 f , 22 f , 12 1 f
14
2、Biot理论
其中：Vp ,Vs 分别为高频极限纵横波速度， K f 、Kd 和
班级：地质工程QX171 姓名：沈江远 学号：201771293
1
理论模型是进行岩石物理研究的主要方法之一, 它在通过一定的假设条件把实际的岩石理想化,通过 内在的物理学原理建立通用的关系。有些模型假设 岩石中的孔隙和颗粒是层状排列的,有些模型认为岩 石是由颗粒和某种单一几何形状的孔隙组成的集合 体,其中孔隙可以是球体、椭球体或是球形或椭球形 的包含体,还有些模型认为岩石颗粒是相同的弹性球 体。鉴于以上不同的实际岩石理想化过程,我们将岩 石物理模型分为四类:层状模型、球形孔隙模型、包 含体模型和接触模型。
12
2、Biot理论
Biot得出当频率趋于零时,Biot理论就变成了Gassmann
方程.当波频率趋于无穷时,可以得到如下的一组Biot高频方
程:
1
V
2 p
A
A2 4B PR Q2 2B
2
,
Vs2
d
d
1
1
f
13
2、Biot理论
其中：
A
P22
R11
2Q12 ,
B
11 22
2 12
,
P
t 1 tma t f
4
1、时间平均方程
其中,△t为声波时差,△tma和△tf分别是孔隙流体和岩
石骨架的声波时差值, 是孔隙度。因此,通常被称为时间平
均方程。该方程适用于压实和胶结良好的纯砂岩.对于未胶 结、未压实的疏松砂岩,需要用压实校正系数 C p 校正:
t tma 1
t f tma C p
2
层状模型假设等效介质由各种不同的均匀弹性 相组成,其中包括孔隙流体和组成岩石颗粒的各种矿 物,并呈层状排列。岩石总体的物性参数是由各组分 物性参数综合而成。这类模型主要用来计算岩石骨 架的弹性模量。
3
1、时间平均方程
Wyllie等人的测量显示,假设岩石满足:(l)具有相对均 匀的矿物;(2)被液体饱和;(3)在高有效压力下,波在岩石中 直线传播的时间是在骨架中的传播时间与在孔隙流体中的传 播时间的和,由此得到声波时差公式为
别是两种相的体积模量,1 和 2 分别是两种相的剪切模量，
c1和 c2 分别是两种相的百分含量。
18
1、 Hill包含体模型
Hill包含体模型假设等效介质统计上是均匀和各向同性 的，球形包含体统计地分散在骨架中。该模型一般被用来计 算骨架速度，计算出的饱含流体的岩石速度比实验室测量的 数据略高。
19
接触模型假设岩石颗粒是由很多相同的弹性球 体组成。这类模型大多是为了研究粒状物质的等效 弹性特性而发展起来的，在岩石物理中，这些粒状 物质被称为非固结储层。只要提供深度信息，就能 用接触模型以深度和孔隙度的函数形式来定性估计 地震速度。所有接触模型都是以Hertz和Mindlin的 接触模型为基础。
2、当利用理论和模型时,必须了解到它们的适用性范围 和假设条件，以免导致数据被错误地解释。
23
5
1、时间平均方程
对于泥质砂岩,要进行泥质校正：
t
t tma t f tma
1 Cp
Vsh
tsh t f
tma tma
其中,tsh 和 Vsh 分别是泥质的声波时差和泥质
含量。
6
球形孔隙模型假设岩石是由颗粒和球状孔隙组成的集合 体,所有孔隙都是连通的，并且孔隙中饱和流体，这类模型 主要是用于计算饱含流体的岩石弹性模量，其中经典的 Gassmann方程主要用于计算低频条件下饱含流体岩石的弹性 模量，随后Biot将Gassmann方程拓展到全频率段。
Dt
2 dut dFt
8ma1 Ft Fn 1 3 ,
2 m
其中，Fn 是外加的法向力，Ft 是切向力，是摩擦系数。
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1、近年来岩石物理模型的应用越来越广泛,其中被广泛 使用的是Gassmann方程、Biot理论和Wyllie时间平均方程。 另外,我们还可以用接触理论来半定性地理解颗粒物质的等 效弹性特性。随着研究的深人和仪器的精密,不久的将来岩 石物理模型将更接近实际岩石储层, 岩石物理模型在油气勘 探中将发挥更加重要的作用。
11பைடு நூலகம்
2、Biot理论
Biot理论的基本假设包括:(1)岩石或孔隙介质(基质和 骨架)在宏观上是均匀和各向同性的;(2)所有的孔隙都是相 互连通的,而且粒径大小完全一样;(3)波长比岩石颗粒的最 大尺寸大得多;(4)岩石基质和孔隙流体之间存在相对运动但 遵循Darcy定律;(5)由波传播过程中能量损耗造成的热效应 可以忽略;(6)孔隙流体和岩石基质不发生化学相互作用。
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1、Gassmann方程
岩石物理分析中的一个重要问题就是从一种流体饱和的 岩石地震速度预测另一种流体饱和的岩石地震速度，即用岩 石骨架速度预测饱和岩石速度，反之亦然，这就是流体替换， 而流体替换的基础就是Gassmann方程。
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1、Gassmann方程
Gassmann提出了饱和流体岩石的弹性模量公式:
2
K
Kd
1
Kd Km
1
K f Km
Kd
K
2 m
,
d
其中K、K f 、Kd 和Km 分别是饱和岩石、孔隙流体、岩石
骨架和组成岩石的矿物的体积模量, 和d分别是饱和岩石
和岩石骨架的剪切模量, 是孔隙度.
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1、Gassmann方程
Gassmann方程的基本假设是:(1)岩石(基质和骨架)宏观 上是均匀各向同性的;(2)所有的孔隙都是连通的;(3)孔隙中 充满着流体;(4)研究中的岩石一流体系统是封闭的(不排 液);(5)当波在岩石中传播时,流体和骨架之间的相对运动可 以忽略;(6)孔隙流体不对固体骨架产生软化或硬化作用。
Km 分别是孔隙流体、岩石骨架和组成岩石的矿物的体积模
量，d 是岩石骨架的剪切模量， f , d 分别是孔隙流体和岩石
骨架的密度， 是孔隙度， 为弯曲系数，由孔隙的几何形
态决定。
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包含体模型假设岩石是由颗粒和球形或椭球形 的包含体组成的集合体,并且每个包含体在均匀的骨 架中是孤立的,整体上具有和等效介质相同的弹性性 质.这类模型不仅能用来估计饱含流体岩石中的地震 速度,而且可以用来计算骨架速度。
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1、 Hill包含体模型
Hill基于前人的工作,计算了含球状包含体的岩石等效 弹性模量,推导出如下结果:
c1 c2 a , K K2 K K1 K
c1 c2 b ,
2 1
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1、 Hill包含体模型
其中：
a
3
5b
K
K 4
3
K 和 分别是岩石的体积模量和剪切模量，K1 和 K2 分
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2、Biot理论
Gassmann方程是在用低频下模拟孔隙介质的弹性波传播. 在频率较高时,一些Gassmann的假设就不成立了,因此方程就 不能描述饱含流体的孔隙介质中的波传播。Biot建立了一套 饱含流体岩石的弹性波传播的基本理论,该理论的本质是将 饱含流体岩石的弹性特性(速度和衰减)和岩石骨架、岩石格 架(干燥岩石)以及饱含流体联系起来,适用于整个频率范围。