深部岩石力学

6 结论
温度对岩石力学性质影响显著，涉及深部地层的工程问题， 应考虑温度对岩石力学性质的影响。 温度对岩石力学性质的影响机理，主要包括矿物颗粒热膨 胀性、含水性及比例、岩石孔隙结构和矿物结构及成分。 从应力应变曲线上看，随温度增加，岩石变形特征从脆性 向塑性变化，峰值强度降低，弹性模量降低，压密阶段应 变变长，线弹性阶段的应变降低， 峰后阶段的应变增加，从脆性破坏向拉剪破坏过度。温度 增加，岩石的强度和弹性均会降低。
3 应力应变曲线变化规律
温度加载作用下，岩石应力 - 应变曲线大致经历四个 阶段：压密阶段、线弹性阶段、弱化阶段和破坏阶段。随 温度增加，岩石变形特征从脆性向塑性变化，峰值强度降 低，弹性模量降低，压密阶段应变变长，线弹性阶段的应 变减小，峰后阶段的应变增加，从脆性破坏向拉剪破坏过 度。
4 抗压强度变化规律
2.2 含水性及比例
受沉积环境和成岩后生作用影响，通常岩石中存在吸 附水、层间水和结晶水。温度的改变，导致岩石中含水性 质和含水比例会发生变化。温度增加，使得吸附水和层间 水蒸发，岩石发生硬化，刚度变大，导致岩石的弹性模量 有升高趋势；继续升温，达到一定的温度，晶格中的结晶 水脱出，微裂纹端部水发生聚集和水解作用以及其他物理、 化学反应，这些因素使得微裂缝迅速扩展，导致岩石强度 降低。
2 温度对岩石力学性质影响机理
矿物颗粒热膨胀
含水性及比例
岩石孔隙结构
矿物结构及成分
2.1 矿物颗粒热膨胀
受温度作用，由于成岩矿物之间的热膨胀系数存在一 定差异，加之，矿物颗粒之间的相互约束，导致热膨胀系 数高的矿物受到压缩，而热膨胀系数低的矿物受到拉伸， 其综合结果是在岩石内部形成热应力。由于热应力的存在， 使得作用在岩石矿物颗粒的有效应力增加，导致岩石强度 降低。 热应力：温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分 之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生 的应力。
参考文献
• 赵洪宝，谌伦建.石灰岩热膨胀特性试验研究 • 曹峰.温度对深部岩石力学性质的影响 • 孟召平 , 李明生，等. 深部温度、压力条件及其对砂岩力 学性质的影响
2.3 岩石孔隙结构
温度对岩石孔隙结构的影响比较复杂。温度升高使得 非均值的岩石颗粒差异膨胀变形，可能导致新的微裂缝出 现，或扩大原来空隙，也有可能导致原裂缝的闭合，这主 要取决于岩石性质；温度升高，导致岩石内部可能出现热 开裂，造成不可逆的热损伤。
2.4 矿物结构及成分
当温度高于阈值温度后，组成矿物出现相变，改变了 矿物的结构，岩石介质活化和塑性成分增加，从而促进岩 石由脆性向延性转化。通常该阈值温度较高，大于工程领 域研究的温度，所以在研究工程问题时，可以忽略。 阈值：指的是触发某种行为或者反应产生所需要的的最低 值。
岩石抗压强度受温度影响显著，温度增加，岩石抗压 强度降低，呈线性递减关系。也有实验表明，在低温范围， 温度增加，由于吸附水和层间水被蒸发，岩石强度增强， 温度对岩石强度性质的影响主要取决于温度的作用范围和 岩石性质。
5 弹性模量变化规律
岩石弹性模量受温度影响显著，温度增加，岩石弹性 模量降Baidu Nhomakorabea，呈线性递减关系。 林睦曾研究了岩石的杨氏模量随温度升高而变化的情 况，安山岩、花岗岩、石英粗面岩等的杨氏模量在 300℃ 以下随温度升高而急剧减小，但超过300℃ 后，杨氏模量 几乎保持恒定；而凝灰岩和陶石等随温度的升高，弹性模 量变化不大。 孟召平研究指出，砂岩弹性模量随温度的增加，呈线 性递减关系。其线性递减比例系数与岩石的成岩作用有关。 成岩作用强的岩石，其孔隙度小，岩石导热性好，导致岩 石弹性模量随温度的增加降低较快，反之，较缓。
温度对深部岩石力学性质的影响
大纲
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1 研究背景 2 温度对岩石力学性质影响机理 3 应力应变曲线变化规律 4 抗压强度变化规律 5 弹性模量变化规律 6 结论
1 研究背景
随着石油勘探开发向地层更深处发展，有必要了解深 部地层岩石力学性质，以便为工程研究和施工提供依据。 而地层岩石总是处在一定的地温环境中，与地表岩石有很 大不同。将常温下岩石的力学性质当作地层岩石的力学性 质，会给工程带来极大的偏差，因此有必要研究温度对岩 石力学性质的影响规律。