岩石稳定性和渗透性

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沉积岩的物理性质及其对地下工程的影响

沉积岩的物理性质及其对地下工程的影响沉积岩是地球表层的主要岩石类型之一，它不仅具有独特的物理性质，而且对地下工程有着重要的影响。

本文将探讨沉积岩的物理性质及其对地下工程的影响。

一、沉积岩的物理性质1. 孔隙度与渗透性沉积岩的孔隙度是指岩石中孔隙的体积与岩石体积的比值。

孔隙度的大小决定了岩石的渗透性，即流体在岩石内部的渗透能力。

沉积岩通常具有较高的孔隙度和较好的渗透性，使得地下水和其他地下流体能够在岩石中自由流动。

2. 饱和度与孔隙水压力当沉积岩中的孔隙被水完全填满时，其处于饱和状态。

饱和度是指饱和岩石中孔隙水的体积与孔隙的总体积之比。

饱和度的大小与孔隙水压力有着密切的关系，饱和度越高则孔隙水压力越大。

沉积岩的饱和度和孔隙水压力对地下工程的稳定性和渗流特性具有重要影响。

3. 岩石密度与硬度沉积岩的密度与硬度是描述岩石实物性质的重要指标。

岩石密度主要受含水量和矿物成分的影响，不同类型的沉积岩具有不同的密度范围。

岩石硬度则反映了岩石的抗压能力，较硬的岩石对地下工程的稳定性更有利。

二、沉积岩对地下工程的影响1. 岩石稳定性沉积岩的物理性质直接影响地下工程的稳定性。

高渗透性的沉积岩容易形成地下水潜流和局部涌水，给工程带来一定的灾害风险。

另外，孔隙度高的沉积岩容易发生岩层变形和滑动等不稳定现象，对地下工程的安全性构成威胁。

2. 岩层的承载能力沉积岩的硬度和密度决定了其承载能力。

在地下工程中，如果选择了承载能力较低的沉积岩层作为基础，可能导致地基沉陷和工程结构破坏等问题。

因此，在地下工程的选择和设计中，需要充分考虑沉积岩的物理性质，确保地下岩层具有足够的承载能力。

3. 地下水渗流问题沉积岩中的孔隙度和渗透性会对地下水的渗流和储集产生影响。

高含水量和渗透性的沉积岩会导致地下水渗流速度较快，容易引起岩石的侵蚀和溶解，从而加剧地下工程的水害风险。

因此，对于需要处理地下水问题的工程，必须充分了解沉积岩的物理性质，采取相应的防护措施。

岩石的水平与垂直渗透系数比

岩石的水平与垂直渗透系数比岩石的水平与垂直渗透系数比是一个重要的地质参数，它对水和其他地下流体在岩石中的传输和储存有着关键的影响。

这个概念描述了岩石在水平方向和垂直方向上渗透性的差异。

在地质工程、水资源管理和环境科学等领域，深入了解岩石的水平与垂直渗透系数比对于理解地下水流动和地下水储存的特性至关重要。

1. 简介岩石的水平与垂直渗透系数比岩石的渗透性是指地下水在岩石中传输的能力，通常以岩石的渗透系数来表示。

渗透系数是描述岩石渗透性的一个关键参数，它取决于岩石的孔隙度、孔隙连通性和孔隙尺度分布等因素。

水平与垂直渗透系数比即是比较岩石在水平和垂直方向上的渗透性差异。

2. 岩石的水平与垂直渗透系数比的影响因素岩石的水平与垂直渗透系数比受到多种因素的影响，其中包括岩石类型、岩石结构和孔隙度的分布等因素。

2.1 岩石类型不同类型的岩石具有不同的水平与垂直渗透系数比。

砂岩和石灰岩通常具有较高的水平与垂直渗透系数比，而页岩和泥岩则通常具有较低的水平与垂直渗透系数比。

这是因为砂岩和石灰岩中的孔隙和裂隙通常更连通且更广泛，而页岩和泥岩中的孔隙和裂隙通常较少且较不连通。

2.2 岩石结构岩石的结构也会对水平与垂直渗透系数比产生影响。

如果岩石中存在平行于地层的裂隙或节理，那么岩石在水平方向上的渗透性可能会明显增强，从而导致水平与垂直渗透系数比较大。

相反，如果岩石中存在垂直于地层的裂隙或节理，那么岩石在垂直方向上的渗透性可能会明显增强，从而导致水平与垂直渗透系数比较小。

2.3 孔隙度的分布孔隙度的分布对于岩石的水平与垂直渗透系数比也起着关键的影响。

如果岩石中的孔隙度在水平和垂直方向上分布较为均匀，那么水平与垂直渗透系数比可能会较为接近。

然而，如果岩石中的孔隙度存在明显的分层效应，那么水平与垂直渗透系数比可能会明显不同。

3. 岩石的水平与垂直渗透系数比的意义和应用岩石的水平与垂直渗透系数比在地质工程、水资源管理和环境科学等领域具有广泛的应用价值。

《岩石力学》复习资料

《岩石力学》复习资料1.1 简述岩石与岩体的区别与联系。

答:岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体,力学性质可在实验室测得；岩体是指由背诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面切割的岩块组成的集合体，力学性质一般在野外现场进行测定，因此更接近岩体的实际情况，反映岩体的实际强度。

1.2 岩体的力学特征是什么？答：（1)不连续性：岩体受结构面的隔断,多为不连续介质，但岩块本身可作为连续介质看待；（2)各向异性：结构面有优先排列位向的趋势,随着受力岩体的结构趋向不同力学性质也各异；(3）不均匀性：结构面的方向、分布、密度及岩块的大小、形状和镶嵌状况等在各部位都很不一致，造成岩体的不均匀性；（4)岩块单元的可移动性：岩体的变形破坏往往取决于组成岩体的岩石块单元体的移动,这与岩石块本身的变形破坏共同组成岩体的变形破坏；（5）力学性质受赋存条件的影响：在一定的地质环境中，岩体赋存有不同于自重应力场的地应力场、水、气、温度以及地质历史遗留的形迹等。

1.3 岩石可分为哪三大类?它们各自的基本特点是什么?答：（1）岩浆岩：由岩浆冷凝形成的岩石，强度高、均匀性好；（2）沉积岩：由母岩在地表经风化剥蚀后产生，后经搬运、沉积和结硬成岩作用而形成的岩石,具有层理构造，强度不稳定，且具有各向异性；（3）变质岩：由岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受高温、高压及化学活动性流体的影响发生变质而形成的岩石.力学性质与变质作用的程度、性质以及原岩性质有关。

1.4 简述岩体力学的研究任务与研究内容。

研究任务：①建模与参数辨别;②确定试验方法、仪器与信息处理；③现场测试；④实际应用；研究内容：①岩石与岩体的物理力学性质(岩石的物质组成和结构特征，岩石的物理、水理性质，岩块在不同应力状态作用下的变形和强度特征,结构面的变性特征和强度参数的确定等）;②岩石和岩体的本构关系(岩块的本构关系，岩体结构面分类和典型结构面本构关系,岩体的本构关系）；③工程岩体的应力、变形和强度理论（岩体初始应力测量及分布规律，岩体中应力、应变和位移计算，岩体破坏机理、强度理论和工程稳定性维护与评价）：④岩石(岩块）室内实验（室内实验是岩石力学研究的基本手段）;⑤岩体测试和工程稳定监测（岩体原位力学实验原理和方法，岩体结构面分布规律的统计测试,岩体的应力、应变、位移检测方法及测试数据的分析利用,工程稳定准则和安全预测理论与方法)。

岩土所考博复习资料岩石力学(个人总结)第二章岩石的基本物理力学性质

第二章岩石的基本物理力学性质第一节概述第二节岩石的基本物理性质一岩石的密度指标1 岩石的密度:岩石试件的质量与试件的体积之比，即单位体积内岩石的质量。

（1）天然密度：是指岩石在自然条件下，单位体积的质量，即（2）饱和密度：是指岩石中的孔隙全部被水充填时单位体积的质量，即（3）干密度：是指岩石孔隙中液体全部被蒸发，试件中只有固体和气体的状态下，单位体积的质量，即（4）重力密度：单位体积中岩石的重量，简称重度。

2 岩石的颗粒密度：是指岩石固体物质的质量与固体的体积之比值。

公式二岩石的孔隙性1 岩石的孔隙比：是指岩石的孔隙体积与固体体积之比，公式2 岩石的孔隙率：是指岩石的孔隙体积与试件总体积的比值，以百分率表示，公式孔隙比和孔隙率的关系式：三岩体的水理性质1 岩石的含水性质（1）岩石的含水率：是指岩石孔隙中含水的质量与固体质量之比的百分数，即（2）岩石的吸水率：是指岩石吸入水的质量与试件固体的质量之比。

2 岩石的渗透性：是指岩石在一定的水力梯度作用下，水穿透岩石的能力。

它间接地反映了岩石中裂隙间相互连通的程度。

四岩体的抗风化指标1 软化系数：是指岩石饱和单轴抗压强度与干燥状态下的单轴抗压强度的比值。

它是岩石抗风化能力的一个指标，反映了岩石遇水强度降低的一个参数：2 岩石耐崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。

岩石耐崩解性指数：是通过对岩石试件进行烘干，浸水循环试验所得的指数。

它直接反映了岩石在浸水和温度变化的环境下抵抗风化作用的能力。

3 岩石的膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。

（1）岩石的自由膨胀率：是指岩石试件在无任何约束的条件下浸水后所产生膨胀变形与试件原尺寸的比值。

（2）岩石的侧向约束膨胀率：是将具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅产生轴向膨胀变形而求得膨胀率。

（3）膨胀压力:岩石试件浸水后，使试件保持原有体积所施加的最大压力。

五岩体的其他特性1 岩石的抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性能。

第二章岩土体的渗透特性

土的问题
土的问题是指由于水的渗透引起土体内部应力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等状态的变化，从而影响建筑物或地基地稳定性或产生有害变形的影响，在坡面、挡土墙等结构物中常常会由于水的渗透而造成内部应力状态的变化而失稳；土坝、堤防、基坑等结构物会由于管涌逐渐改变地基土内的结构而酿成破坏事故；非饱和的坡面会由于水分的渗透而造成土的强度的降低而引起滑坡。由于渗透而引起的代表性例子就是地下水开采造成的地面下沉问题。
2.2.5 在冻融过程中土中水分的迁移与积聚
➢1．冻土现象及其对工程的危害：
▪ 布范围更广。冻土现象是由冻结及融化两种作
用所引起。某些细颗粒土层在冻结时，往往会发生土体体积膨胀，使地面隆起成丘，即所谓冻胀现象。土层发生冻胀的原因，不仅是由于水分冻结成冰时其体积要增大9％的缘故，而主要是由于土层冻结时，周围未冻结区土中的水分会向表层冻结区迁移聚集，使冻土区土层中水分增加，冻结后的冰晶体不断增大，土体积也随之发生膨胀隆起。冻土的冻胀会使路基隆起，柔性路面鼓包、开裂，刚性路面错缝或折断；冻胀还使修建在其上的建筑物抬起，引起建筑物开裂、倾斜甚至倒塌。
砂砾－砾石、卵石
极强透水
K≤10-5
q≤100
含连通孔洞或等价开度>2.5mm裂隙的岩体
粒径均匀的巨砾
2.2.5 在冻融过程中土中水分的迁移与积聚
➢1．冻土现象及其对工程的危害：
▪ 在冰冻季节土中水分冻结成为冻土。根据其冻融情况，冻土分为：季节性冻土、隔年冻土和多年冻土。季节性冻土是指冬季冻结夏季全部融化的冻土；两年内不融化的土层称为隔年冻土；凡冻结状态持续三年或三年以上的土层称为多年冻土。我国多年冻土的分布基本上集中在纬度较高和海拔较高的严寒地区，如东北的大兴安岭北部和小兴安岭北部、青藏高原以及西部天山、阿尔泰山等地区，总面积约占我国领土的 20％左右，而季节性冻土则分

工程岩体质量指标

工程岩体质量指标
工程岩体质量指标是衡量岩石工程质量的标准和指标。

具体包括：1. 岩体强度：岩体强度是评估岩石工程质量的重要指标之一，它反映了岩石的抗压、抗剪等力学性能。

通常使用岩石的抗压强度、抗剪强度等参数来表示。

2. 岩体稳定性：岩体稳定性是岩石工程质量的关键指标，它主要包括岩体的岩体结构稳定性和岩体的自然稳定性。

岩体结构稳定性指的是岩体内部的组织和结构的稳定性，自然稳定性指的是岩体在自然条件下的稳定性。

3. 岩体均质性：岩体均质性是评估岩石工程质量的重要指标之一，它反映了岩石内部的组织结构是否均匀。

岩体均质性好，岩石的工程性能通常也相对较好。

4. 岩体结构：岩体结构是指岩石中各种裂隙、节理、层理等结构构造。

岩体结构对岩石的工程性能具有重要影响，合理的岩体结构可以提高岩石的强度和稳定性。

5. 岩体的渗透性：岩体的渗透性是评估岩石工程质量的重要指标之一，它反映了岩石对水、气等流体的渗透性能。

可用渗透系数、渗透率等参数来表示。

综上所述，工程岩体质量指标包括岩体强度、岩体稳定性、岩体均质性、岩体结构和岩体的渗透性等指标。

不同的工程需要根据具体情况来评估和选择合适的岩体质量指标。

低渗透岩心渗透率测试方法总结

低渗岩心渗透率的测试方法：1、稳态法2、脉冲衰减法3、周期振荡法一、稳态法测量渗透率1、测试原理根据达西定律Q / S=—k△P/ηL式中;Q 为流量(m3/s）；S 为样品横截面积(m2);L为样品长度（m）；η 为流体黏滞系数（Pa·s）;k 为渗透率（m2）；ΔP 为样品上、下游的压力差（Pa）.在岩样的上、下游端施加稳定的压力差ΔP，通过测量流经样品的流量Q 得到渗透率，或者保持恒定的流量Q 而测量上、下游端的压力差ΔP 而得到渗透率。

2、适用条件达西定律定压法测渗透率适用的条件之一是测试介质在岩石孔隙中的渗流需达到稳定状态,对于中高渗岩样来说＄达到稳定状态所需时间较短，因而测试时间较短但是对于低渗岩样达西实验装置提供的较小压差达到平衡状态时间长伴随长时间平衡过程带来的是环境因素对测量结果的影响增大3、实验装备1）定压法石油工业所熟知的达西实验原理即是采用的定压法室内常用定压法测渗透率装置简图2)定流量法定流量法是通过提供稳定流量监测岩样两端压力变化因为高精度压力监测比流量计量更准确因而测量也更精确定流量法测试渗透率装置简图4、优缺点此法对于渗透率大于10×10−3μm²中高渗透率的储层岩石，测试结果较为准确，但是若为了保证精度，对设备装置的要求就很高，并且在测量时需要很长的流速稳定时间.二、脉冲衰减法1、测试原理及装置图解与常规稳态法渗透率测试原理不同，脉冲衰减法是基于一维非稳态渗流理论，通过测试岩样一维非稳态渗流过程中孔隙压力随时间的衰减数据，并结合相应的数学模型，对渗流方程的精确解答和合适的误差控制简化，就可以获得测试岩样的脉冲渗透率计算模型和方法。

1）瞬态压力脉冲法：瞬态压力脉冲法最早在测量花岗岩渗透系数时提出其原理并给出其近似解在测试样两端各有一个封闭的容器,测试时待上下容器和岩样内部压力平衡后，给上端容器一个压力脉冲。

然后上部容器压力将慢慢降低，下部容器压力慢慢增加,监测两端压力随时间变化情况，直至容器内达到新的压力平衡状态。

岩体力学02-岩石的基本物理力学性质.资料

波速比（Kv）：风化岩石弹性波纵波波速（cp）与新鲜岩块弹性波纵波波速（rp）之比的平方。
风化系数（Kf）：风化岩石的饱和单轴
抗压强度（cw’）与新鲜岩石饱和单轴抗压强度（cw）之比。
Iw
mw mrd
Kv
vcp vrp
2
Kf
' c
w
cw
硬质岩石风化风化程度分类表
风化程度全风化强风化
中等风化微风化未风化
代表性岩石
硬质岩石
极硬岩石次硬岩石
＞60 30~60
花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、
大理岩、硅质砾岩等
软质岩石
次软岩石极软岩石
5~30 ＜5
粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石片岩、云母片岩等
§2.2 岩石的基本物理性质
岩石是由固体、液体和气体三相组成的。岩石的力学性质常与岩石中三相的比例关系及固相与水相互作用有密切的关系。
m g/cm 3
V—岩石试件的总体积；
V
m—岩石试件的总质量
岩石天然密度越大，其工程性质越好。影响因素是矿物成分、孔隙与微裂隙发育程度以及含水量。
测定方法有量积法、水中称重法、蜡封法等，试件数量不少于5个
2、饱和密度（ sat）
岩石中空隙全部被水充填时单位体积的质量，即
sa tm s V V vw g/c3 m
•岩石的粒间连结分结晶连结与胶结连结 •结晶连结：矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，它是通过共用原子或离子使不同晶粒紧密接触。 •胶结连结：矿物颗粒通过胶结物连结在一起。胶结连结的岩块强度：硅质胶结>铁质、钙质>泥质胶结
三、岩块的风化
岩石经过风化，矿物组成和结构改变，岩块的物理力学性质改变：强度降低、抗变形性能减弱、空隙率增大、渗透性加大。

工程地质岩组特征

工程地质岩组特征在工程地质学中，对岩组的特征进行详细的描述和分析是至关重要的。

这涉及对岩石类型、岩石结构、岩石物理性质、岩石力学性质、岩体构造、工程环境、岩土相互作用以及地球化学作用的深入理解和研究。

1.岩石类型：不同的地质环境形成了不同类型的岩石，如火成岩、沉积岩和变质岩。

这些岩石类型对工程地质有着深远的影响，因为它们的物理和化学特性会显著影响岩体的强度和稳定性。

2.岩石结构：岩石的结构，包括其矿物成分、颗粒大小和形状，以及它们的排列和取向，都会影响其物理和力学性质。

例如，具有粗糙表面的岩石通常比具有光滑表面的岩石更耐磨。

3.岩石物理性质：这些性质包括比重、孔隙率和渗透性等，它们对于评估岩石的重量、强度和稳定性以及预测其在水和应力作用下的行为非常重要。

4.岩石力学性质：岩石的力学性质包括其强度、硬度、塑性和脆性等。

这些性质决定了岩石在承受载荷和变形时的行为，对于评估岩石的稳定性和安全性至关重要。

5.岩体构造：岩体的构造包括断层、节理、层理和破碎带等，这些都会影响岩体的强度和稳定性。

例如，断层和破碎带可能会显著降低岩体的承载能力。

6.工程环境：工程地质环境包括地下水条件、温度和压力等。

这些因素对岩石的物理和化学性质产生显著影响，因此在评估工程的可行性和设计时必须考虑这些因素。

7. 岩土相互作用：在工程地质中，了解岩石与土壤之间的相互作用也是非常重要的。

例如，土壤中的水分可能会软化岩石，而岩石的风化和侵蚀可能会改变土壤的性质。

这种相互作用会影响工程的稳定性和安全性。

7.地球化学作用：地球化学作用，如风化和侵蚀，可以改变岩石的性质并影响其稳定性。

例如，某些化学物质可以与岩石发生反应，导致其逐渐分解。

对这些作用的了解可以帮助我们预测工程的长期性能并采取必要的预防措施。

在总结上述各个方面的内容时，我们可以看到工程地质岩组特征的研究具有复杂性和综合性。

它需要我们对地质学的多个领域有深入的理解，包括岩石学、矿物学、物理学、化学、土壤科学和工程学等。

2-5岩石渗透率详解

意义：孔喉的大小和孔隙结构的复杂程度对渗透率的影响远远大于孔隙度的影响。
第五节
油藏岩石的渗透性
包含在Carman-Kozeny 公式中的τ系数中
岩石孔隙内表面的粗糙度：
孔隙内表面粗糙程度不同,当流体经过时对
流体的滞留和拖曳作用不同,流体所受的阻力也
不同。
第五节
油藏岩石的渗透性
2. 成岩作用
压实作用 ◆压实作用胶结作用溶蚀作用
第五节
油藏岩石的渗透性
达西实验的条件：
★岩石孔隙100%为某种流体饱和； ★流体在岩石孔隙中的渗流保持为层流； ★流体与岩石不发生反应。
与所通过的流 K是仅与岩石自身性质有关的参数 , 体性质无关它只决定于岩石的孔隙结构。
K为岩石的绝对渗透率
第五节
油藏岩石的渗透性
（1）水平线性稳定渗流的达西公式
二、气测渗透率
Q
K g A dP
dx
在岩石长度L的每一断面的压力不同，气体体积流量在岩石内各点上是变化的，是沿着压力下降的方向不断膨胀。第五节油藏岩石的渗透性
玻义尔— 马略特定律
QP Q0 P0 Q1P1 Q2 P2 常数
则：
Q
K g A dP
dx
Q0 P0 Q P Q0 P0 dx K g 气测渗透率的 A PdP
岩石渗透率与平均颗粒直径的平方成正比，与颗粒的标准偏差成反比。
砂岩的粒度分布范围越广,颗粒分选性越差,胶结物质含量来自多,其渗透率就越低。第五节
油藏岩石的渗透性
构造特征层理和纹理的发育程度,沉积旋回、韵律等。
●层理的方向性、递变性等构造,导致砂岩渗透率的方向性。
渗透率方向性是指岩石渗透率在水平方向上和垂直方向上的差异。

工程地质1.4岩石的工程性质

4、几种代表性的分类方案
《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009)
根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值 Rc划分岩石的坚硬程度:
5 15 30 60
Rc 坚硬岩
极软岩
软岩
较软岩
较坚硬岩
23/49
《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009) 根据岩体的完整性指数划分岩石的完整程度:
岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方
1/49
吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干燥岩石质量之比。饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质量与干燥岩石质量之比。饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值越大，岩石的抗冻性越差。
2/49
2.岩石的水理性质
软化性：指岩石在水的作用下强度降低的性质。软化系数(softening coefficient)为岩石在饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下强度之比。<0.75是强软化的岩石，工程性质较差。渗透性(permeability)：指岩石允许水透过的能力。
17/49
流变性:
指在恒定条件下，应力或变形随时间而变化的特性。蠕变(creep): 在一定应力下,变形随时间
持续增长。
松弛(relaxation): 在变形保持一定时,应力随时间逐渐减小。
图 7—8 不同应力条件下岩体的蠕变曲线
18/49
强度特性
最主要是抗剪强度
Байду номын сангаас
m
cm

图 7—12 岩体抗剪强度包络线 1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围
岩芯采取率 200/250=80% RQD=157/250=63% ：

岩石渗透性分级

含等价开度0.05～0.01mm裂隙的岩体
粉土－细粒土质砂
中等透水
10-4≤K<10-2
10≤q<100
含等价开度0.01～0.5mm裂隙的岩体
砂―砂砾
强透水
10-2≤K<100
q≤100
含等价开度0.5～2.5mm裂隙的岩体
砂砾－砾石、卵石
极强透水
K≤10-5
q≤100
含连通孔洞或等价开度>2.5mm裂隙的岩体
(1)防渗帷幕
在大坝靠上游面的地基中，平行坝铀线打一排或几排钻孔，在高压下将水泥等浆液压入基岩的裂隙或断层破碎带中，待凝固后就形成一道隔水的屏幕，称为防渗帷幕。帷幕的深度、厚度、灌浆孔距、排距、灌浆压等参数，应根据水文地质工程地质条件、建筑物规模及其防渗要求综合考虑，最好由现场灌浆试验确定。
防渗帷幕的防渗标准，按规范规定，不同坝高在防渗帷幕体内要求岩体的单位吸水量为:高坝ω<0·O1L/(min·m·m);中坝ω=0.01～0.03L/(min·m.m);低坝ω<0.03～0·05L/(min·m·m)。一般帷幕应深人到相对不透水层岩体内3～5m，成为接地式帷幕。当不透水层很深时，也可作悬挂式帷幕。帷幕深度可在0.3～0.7倍坝高范围内选取，帷幕的厚度应根据地质条件、帷幕的允许水力坡降、幕体的密实程度和防渗标准、稳定性而定。一般高坝设两排帷幕，中低坝设一排帷幕。一排帷幕的厚度约:为0.7～0.8孔距。孔距一般为1.5～m，排距略小于孔距。帷幕应向两岸延伸至设计水位与不透水层相交处为止;或延伸至设计水位与蓄水前天然地下水位相交处为止，以防止绕坝渗漏。灌浆压力可在l～3倍水头范围内选取。乌江渡拱形重力坝坝高165m，建于岩溶地区，帷幕灌浆压力达60～80xl05Pa，灌浆后ω降低到0.OOlL/(min·m·m)，建成了质量较高的防渗

油层物理2-5 第五节储层岩石的渗透性

2
Darcy实验
达西通过实验发现：
水通过等粒径填砂柱时，水流量与：
• • • • 砂柱截面积（A）成正比砂柱两端进出口压差（△p）成正比；砂柱长度（L）成反比；流体粘度（m）成反比（流体不同时）。即：
A p Q L
改变填砂柱的粒径，则流体流量不同，
→在上式中引入比例系数K，建立了达西定律 Ap Q k L
气体性质较稳定，不易变化；不与岩石表面作用而改变孔隙大小；气体测岩石K的误差容易校正：
• 气体膨胀→流量不稳定校正； • 气体分子扩散→气体滑脱效应校正。
16
四、气测渗透率
17
气测K公式推导
① 设在微单元dL上，气体具稳定的体积流量在dL上用达西公式的微分式：
A dp Q K dL
24
气测渗透率时，由于气-固间的分子作用力远比液固间的分子作用力小，在管壁处的气体分子仍有部分处于运动状态；另一方面，相邻层的气体分子由于动量交换，可连同管壁处的气体分子一起沿管壁方向作定向流动，管壁处流速不为零，形成了所谓的“气体滑动效应”。克林肯贝格(Klinkenberg)发现了气体在微细毛管孔道中流动时的滑动效应，故称“克氏效应”。
油测时：物理吸附→孔隙表面形成油膜→孔隙空间↓→ 岩石K↓；水测时：水敏性矿物膨胀→岩石K↓ 气测时：气体膨胀、流量变化→达西公式不能用气体在低压下分子扩散→岩石K↑
依据达西公式，用任何流体测定岩石K 都存在误差。
15
四、气测渗透率
方法：行业标准规定使用气体测量岩石K，即：在低压下，用干燥空气或氮气气体等温通过岩心，测定岩石绝对渗透率K。
• 在岩心各断面处有稳定的体积流量
② 流体性质稳定：

岩石的水理性质

岩石的水理性质岩石的水理性质：岩石与水接触后表现出的有关性质，即与水分贮容和运移有关的性质称作岩石的水理性质。

它包括岩石的容水性、给水性、持水性、透水性1．容水性容水性是在常压下岩石空隙中能够容纳若干水量的性能，在数量上以容水度来衡量。

容水度w为岩石空隙能够容纳水量的体积v n与岩石体积（V）之比，表达式为：w=vn/ v,用百分数或小数表示。

从定义可知，如果岩石的全部空隙被水所充满，则容水度在数值上与空隙度相等。

但实际上由于岩石中可能存在一些密闭空隙，或当岩石充水时，有的空气不能逸出，形成气泡，所以一般容水度的值小于空隙度。

但是对于具有膨胀性的粘上来说，因充水后体积扩大，容水度可以大于空隙度。

2．持水性在分子力和表面张力的作用下，岩石空隙中能够保持一定水量的性能，称为岩石的持水性。

持水性在数量上用持水度来衡量。

持水度W r 为饱和岩石经重力排水后所保持水的体积与岩石体积之比，即w=v/v。

所保持的水不受重力支配，多为结合水和悬挂毛细水。

岩石的持水量多少主要取决于岩石的颗粒直径和空隙直径的大小，即岩石颗粒越细，空隙越小，持水度越大3.给水性饱和岩石在重力作用下能够自由排出若干水量的性能称为岩石的给水性。

在数量上用给水度来衡量。

给水度卩是饱和岩石在重力作用下能排出水的体积V g与岩石总体积（V）之比，卩=v g/v,用小数或百分数表示。

从以上定义中可知，岩石的持水度与给水度之和等于容水度（或孔隙度），即：W n=W+ □或n= W+ 卩岩石的给水度与岩石的颗粒大小、形态、排列方式以及压实程度等有关。

均匀沙的给水度可达30%以上，但大多数冲积含水层的给水度在10%〜20%。

给水度是水文地质计算和水资源评价中很重要的参数，下表给出了几种常见松散岩石的给水度。

如图存在于坚硬岩石裂隙和溶隙中的地下水，结合水及毛细水所占的比例非常小，岩石的给水度可看作分别等于它们的容水度或空隙度。

常见松散岩石的给水度（据C.W.Fetter，Jr.）4 •岩石的透水性岩石的透水性是指岩石允许水透过的能力，用渗透系数（K）表示，渗透系数具有与渗透速度相同的量纲，即（mi/4）或（cm/s）。

岩石渗透率资料课件

环境地质评价与工程中的应用
地质灾害防治
岩石渗透率的资料可以帮助评估地质灾害的风险和可能性，如滑坡、泥石流等，从而为防治地质灾害提供科学依据。
岩土工程设计
在岩土工程设计中，岩石渗透率的资料可以帮助设计者了解土壤的力学性质和地下水的流动规律，从而更好地设计工程的方案。
环境保护
岩石渗透率的资料可以帮助评估地下水对环境污染的影响，如污染物迁移、地下水污染等问题的研究，从而为环境保护提供科学依据。
提高油气藏渗透率的措施
提高油气藏渗透率的措施包括压裂、酸化等技术，这些技术可以扩大地层裂缝，提高流体在裂缝中的流动能力，从而提高采油速度和采收率。
另一种提高油气藏渗透率的措施是注水，注水可以保持地层压力，减少流体流动对地层的破坏，同时也可以将原油推向更远的距离，从而提高采收率。
05
岩石渗透率资料的应用
THANKS
感谢观看
数据整理数据统计绘制图表解释与评估
对获取的渗透率数据进行清洗、整理，确保数据的质量和可靠性。
对整理后的数据进行统计分析，包括平均值、标准差等，以反映数据的基本特征。
将整理后的数据绘制成图表，如直方图、散点图等，以直观地展示数据分布和变化规律。
根据数据处理结果，结合地质、地球物理等信息，对岩石渗透率的分布特征、影响因素等进行解释和评估。
岩石渗透率资料课件
contents
目录
• 岩石渗透率概述 • 岩石渗透率的测量与评估 • 岩石渗透率的分类与特点 • 岩石渗透率与油气藏开发 • 岩石渗透率资料的应用 • 岩石渗透率资料获取与处理方法
01
岩石渗透率概述
定义与意义
岩石渗透率
岩石渗透率是指在一定压力梯度下，流体通过岩石的体积流速，是衡量岩石渗透性能的重要参数。

地质学基础第七章岩体

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流变性:
指在恒定条件下，应力或变形随时间而变化的特性。蠕变(creep):
在一定应力下,变形随时间持续增长。松弛(relaxation):
在变形保持一定时,应力随时间逐渐减小。
图 7—8 不同应力条件下岩体的蠕变曲线
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强度特性
最主要是抗剪强度
m
cm
图 7—12 岩体抗剪强度包络线 1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围
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当结构面走向与边坡走向成直交时，稳定坡角最大，可达90°；当结构面走向与边坡走向平行时，稳定坡角最小，即等于结构面的倾角。
图 7—23 结构面走向与边坡走向成直交
图 7—24 结构面走向与边坡走向平行
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2. 力学讨论
滑动面上岩体的内摩擦角
滑动面上岩体的粘聚力
K F Ntg cL G costg cL
结构分析图解法——赤平极射投影
图 7—15 赤平极射投影原理
图 7—16
图 7—17
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表 7—12
图 7—18 吴尔夫投影网
图 7—19
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(一) 一组结构面的分析
1.结构分析
①当岩层（结构面）的走向与边坡的走向一致时：
边坡的投影为弧AMC
J1与坡面AC倾向相反，边坡稳定。 J2与坡面AC倾向相同，但其倾角
内部因素（岩石的地质特征）
• 矿物成分 • 结构 • 构造
外部因素
• 水的作用 • 风化作用
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3.岩石的工程性质评述
岩浆岩
• 深成侵入岩具结晶结构，晶粒粗大均匀，力学强度高。一般是良好的建筑地基和天然建筑石材。但由于多种矿物结晶组成，抗风化能力较差。 • 浅成侵入岩特别是脉状岩体穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使其强度降低、透水性增大。 • 喷出岩若具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂隙，透水性较大。多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基均一性和稳定性影响大。

岩体稳定性评价

岩体稳定性分析与评价1 工程岩体的定义在工程地质中，把工程作用范围内具有一定的岩石成分、结构特征及赋存于某种地质环境中的地质体称为岩体。

岩体是在内部的联结力较弱的层理、片理和节理、断层等切割下，具有明显的不连续性。

这是岩体的重要特点，使岩体结构的力学效应减弱和消失。

使岩体强度远远低于岩石强度，岩体变形远远大于岩石本身，岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性[1]。

工程岩体是十分复杂的，它受到自然地质作用和人类活动的共同影响。

工程岩体稳定性评价与利用一直是人们研究的热点话题，国内外相关方面的研究一直没有间断。

工程岩体通常是指与人类活动有关的地下或地表岩体，如地面的斜坡边坡、岩石基础、水库岸坡、地下硐室围岩以及矿区岩体等。

具体而言工程岩体具有以下四个方面的含义：（1）岩体中普遍存在的节理裂隙、断层、层里等软弱面不连续使大部分岩体失去了连续性而呈现出非线性大变形的力学形态。

岩体的变形与强度特征在很多情况下都是由这些结构面控制的，加之岩体介质本身的非均质性，使得岩体的力学形态比土体复杂的多。

（2）由于各种条件的限制，工程岩体往往不可避免地处于高地应力、地下水、地震、地热等环境中，处于多因素控制的受力状态，使其变形与破坏规律更为复杂，经常涉及到固体力学—水力学—热力学场耦合作用。

（3）为满足工程建设要求，经常地对工程岩体进行各种扰动，如开挖、回填、加固处理等，从而使得工程岩体在时间和空间上呈现出复杂的性态特征。

（4）大多数工程岩体均为地表相对较浅的地壳岩体，经历各种地质营力作用，因人类工程活动表现为卸荷岩体力学行为和特征，不同于常规的加载岩体力学特征。

2工程岩体稳定性的影响因素及破坏形式通常来讲，影响岩体稳定性的结构性因素主要是其自身的结构特征，其次是人类工程活动，最后是环境因素，包括地下水、地应力、地震、地热等。

影响工程岩体稳定性的因素主要有以下几个方面：（1）岩块性质的影响包括岩石的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等。

土木工程中的岩石工程分类与应用

土木工程中的岩石工程分类与应用岩石工程是土木工程中一个重要的分支，它涉及到对岩石的性质、行为和力学特性的研究与应用。

岩石作为土木工程的基础材料之一，其分类与应用对工程的设计、施工和维护起着至关重要的作用。

本文将就岩石工程的分类与应用展开论述。

1. 岩石工程的分类岩石可以按照成因、地质年代、物理力学性质等多个角度进行分类。

就其成因而言，岩石可以分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。

火成岩是由地壳深层熔融岩浆冷却凝固形成的，如花岗岩、玄武岩等；沉积岩是由沉积物在地壳表层沉积作用下形成的，如砂岩、页岩等；变质岩是原有岩石在高温、高压环境下发生变质作用而形成的，如片麻岩、云母片岩等。

此外，岩石还可以按照地质年代进行分类，如古生代、中生代和新生代岩石。

2. 岩石工程的应用岩石工程具有广泛的应用领域，涉及到地下工程、水利工程、交通工程等多个方面。

地下工程是岩石工程的一个重要应用领域。

地下隧道、地下水库、地下核设施等工程的施工和维护都需要对岩石的力学特性有深入的了解。

例如，在地下隧道的施工中，工程师需要根据地下岩石的稳定性和强度，选择合适的支护方式和施工工艺，以确保隧道的安全。

水利工程也是岩石工程的一个重要应用领域。

如大坝和堤防的建设，需要对岩石的抗滑稳定性和渗透性进行研究。

影响大坝抗滑稳定性的因素包括岩石的粘聚力、内摩擦角、饱和度等；而渗透性的研究则需要对岩石的孔隙度和渗透系数进行分析，以确保工程的运行安全。

交通工程中的路基设计和路面施工也需要考虑岩石的特性。

在路基设计中，工程师需要评估路基土壤与岩石的结合情况，合理选择路基填料以提高路基的稳定性。

而在路面施工中，岩石的磨耗特性和硬度会影响路面材料的选择。

此外，对于高寒地区的道路工程，冻融岩石的性质对路面的结构和维护也有重要影响。

除了上述领域外，岩石工程在矿山工程、环境工程等方面也有重要的应用。

在矿山工程中，岩石工程师需要对岩石的稳定性和爆破特性进行研究，以确保矿山的安全和高效开采。