对于石油工程来说，值得注意的问题是岩芯库中 的岩芯一般存放数年，有些种类岩石风化严重，利用 这些岩石做实验所得结果很难代表地下岩石的实际情 况。
岩石力学
21
6、岩体外载
对于一般的工程结构来说，在进行应力分析时， 其外载条件是明确的。但对于地下岩体来说，却很难 准确知道在工程扰动之前的应力状态。确定地层的原 地应力状态是岩石力学的一个重要研究课题。
（8）岩石工程稳定性维护技术，包括岩体性质的改 善与加固技术等。
岩石力学
10
（9）各种新技术、新方法与新理论在岩石力学中的
应用。 （10）工程岩体的模型、模拟试验及原位监测技术。 模型模拟试验包括数值模型模拟等，这是解决岩石力 学理论和实际问题4的一种重要手段。而原位监测既可 以检验岩体变形与稳定性分析成果的正确与否，同时 也可以及时地发展问题并采取相应的合理措施加以解 决。
②岩石力学与地球物理勘探综合研究；
③钻探技术与井壁稳定性； ④岩石力学与采油技术（水力压裂、出砂与防砂、水平 钻孔）； ⑤油藏变形及地面下沉； ⑥岩石应力与岩石渗透性。
岩石力学
24
参考文献： 1、蔡美峰 主编 岩石力学与工程 科学出版社2002；
2、张清 主编 岩石力学基础；
3、谢和平著 岩石力学 科学出版社2004; 4、D.F 科茨著 岩石力学原理 冶金工业出版社1978;
岩石力学
9
（6）岩体力学性质。内容包括：①岩体变形与强度 特征及其原位测试技术与方法；②岩体力学参数的弱 化处理与经验估计；③影响岩体力学性质的主要因素； ④岩体中地下水的赋存、运移规律及岩体的水力学特 征。
（7）工程岩体的稳定性。内容包括：①各类工程岩 体在开挖荷载作用下的应力、位移分布特征；②各类 工程岩体在开挖荷载作用下的变形破坏特征；③各类 工程岩体的稳定性分析与评价等。
岩石力学
18
4、地下水的影响 地下水有两种方式影响岩体的力学性质。 最为明显的是通过有效应力原理起作用。承压水 会减小岩石 有效法向应力，因此减小了由于摩擦而可 能产生的潜在抗剪力，减小岩石的最终强度。 另一个影响是地下水对特种岩石和矿物的有害作 用。例如：粘土层在存在地下水时可以软化，降低岩 体强度，并增加岩体的变形。
岩石力学
4
三、我国岩石力学的发展
建国以后，我国陆续建立了一些研究岩石力学的 研究机构，如中科院岩土力学研究所等。 1966年以前只有少数产业部门比较重视岩石力学 的研究工作，例如水电、煤炭、冶金等。随着工程实 践所取得的经验和教训，使得更多部门（如建筑、铁 道、石油、国防、人防等）的有关技术人员认识到： 必须充分了解岩石的力学性质，才能解决好岩石工程 的技术问题。
岩石力学发展到该阶段已经成为一门独立的学科。
在经典理发展阶段，形成了“连续介质理论”和 “地质力现代发展阶段（20世纪60年代~现在）
此阶段是岩石力学理论和实践的新进展阶段，其 主要特点是，用更为复杂的多种多样的力学模型来分 析岩石力学问题把力学、物理学、系统工程、理代数 理科学、现代信息技术等方面的最新成果引入了岩石 力学。而电子计算机的广泛应用为流变学、断裂力学、 非连续介质力学、数值方法、灰色理论、人工智能、 非线性理论等在岩石力学与工程扣的应用也提供了可 能。
岩石力学
8
（3）岩石的基本力学性质。内容包括：①岩块在 各种力学作用下的变形和强度特征以及力学指标参数； ②影响岩石力性质的主要因素，包括加载条件、温度、 湿度等；③岩石的变形破坏机理及其破坏判据。 （4）结构面力学性质。内容包括：①结构面在法向 压应力及剪应力作用下的变形特征及其参数确定；② 结构面剪切强度特征及其测试技术和方法。 （5）原岩应力（地应力）分布规律及其测量理论与 方法。
岩石力学
7
四、基本研究内容与研究方法
1、研究内容 （1）岩石、岩体的地质特征。内容包括：①岩石 的物质组成和结构特征；②结构面特征及其对岩体力 学性质的影响；③岩体结构及其力学特征；④岩体工 程分类。 （2）岩石的物理、水理与热力学性质。岩石的物 理性质是指岩石的孔隙度、渗透率、可压缩性、导电 性、传热性的总称。岩石的水理性是指岩石与水相互 作用所表现的性质，包括岩石的吸水性、透水性、软 化性和抗冻性。
岩石力学
12
（2）科学实验方法。
科学实验是岩石力学发展的基础，它包括实验室 岩石力学参数的测定、模型试验、现场岩体的原位试 验及监测技术、地应力的测定和岩体构造的测定等。 试验结果可为岩体变形和稳定性分析计算提供必要的 物理力学参数。同时，还可以用某些试验结果（如模 拟试验及原位应力、位移、声发射监测结果等）直接 评价岩体的变形和稳定性，及探讨某些岩石力学理论 问题。
岩石力学
11
2、研究方法
由于岩石力学是一门边缘交叉科学，研究的内容 广泛，对象复杂，这就决定了岩石力学研究方法的多 样性。根据所采用的研究手段或所依据的基础理论所 属学科领域的不同，岩石力学的研究方法可大概归纳 为以下四种： （1）工程地质研究方法。着重于研究与岩石和岩 体的力学性质有关的岩石类型、矿物组成及结构构造 特征；用地层学方法、构告地质学方法及工程勘察方 法等，了解岩体的成因、空间分布及岩体中各种结构 面的发育情况等；用水文地质学方法了解赋存于岩体 中地下水的形成与运称规律等等。
岩石力学
22
六、岩石工程的主要研究问题
(1)水利水电工程； (2)采矿工程； (3)铁道和公路建设工程； (4)土木建筑工程； (6)海洋勘探与开发工程；
(7)核电站建设中核废料处理技术；
(8)地层热能资源开发技术问题； (9)地震预报中的岩石力学问题；
岩石力学
23
油气工程中的岩石力学问题
①岩石破碎机理及地层可钻性；
岩石力学
1
二、岩石力学的发展历史
岩石力学是伴随着采矿、土木、水利、交通等岩石工程的 建设和数学、力学等学科的进步面逐步发展形成的一门新兴 学科，按其发展进程可划分四个阶段： （1）初始阶段（19世纪末~20世纪初）
这是岩石力学的萌芽明期，产生了初步理论，以解决岩 体开挖的力学计算问题。
（2）经验理论阶段（20世纪初~20世纪30年代）
相概率分析 ; ③模拟分析
岩石力学
14
（4）整体综合分析方法。
这是岩石力学与岩石工程研究中极其重要的一套 工作方法。由于岩石力学与工程研究中每一环节都是 多因素的，且信息量大，因此必须采用多种方法并考 虑多种因素（包括工程的、地质的及施工的等）进行 综合分析和综合评价，特别注重理论和经验相结合， 才能得出符合实际情况的正确结论。就岩石工程而言， 整体综合分析方法又必须以不确定性分析方法为指导。 因为在岩石工程问题中，存在着工程的、地质的及施 工的多方面的不确定性因素。只有采用不确定性研究 方法，才能彻底摆脱传统的固体力学、结构力学的确 定性分析方法的影响，使研究和分析的结果更符合实 际，更可靠和实用。
岩石力学
15
五、岩石力学固有的复杂性
岩石力学体现了与一般应用力学领域有关的一系列 原理、主要知识和各种分析方法。那么为什么要把岩 石力学做为一门独立的工程学科呢?有如下六个方面的 原因：
1、岩石的破裂特征
一般工程力学所建立的理论并不能直接应用于岩 石的破裂情况。 2、尺寸效应 岩体中普遍存在着节理和由于其它地质成因生成 的裂隙，形成宏观不连续面。岩体的强度和变形特征 受岩石材料的性质和各种地质结构面的共同影响。
岩石力学
13
（3）数学力学分析方法。
数学力学分析是岩石力学研究中的一个重要五一 节。它是通过建立工程岩体的力学模型和利用适当的 分析方法，预测工程岩体在各种力场作用下的变形与 稳定性，为岩石工程设计和施工提供定量依据，其中 建立符合实际的力学模型和选择适当的分析方法是数 学力学分析中的关键。 目前常有的力学模型有：刚体力学模型、弹性及弹 塑性力学模型、流变模型、断裂力学模型、损伤力学 模型、渗透网络模型、拓扑模型等等。 常用的分析方法有：①数值分析方法; ②模糊聚类
岩石力学
17
3、抗拉强度
岩石由于其抗拉强度低而不同于其它常见的工程 材料（混凝土除外）。 进行单轴抗拉强度实验的岩石试件破坏时的应力 比单轴压缩实验的值一个数量级。原因是岩石中的节 理和其它裂隙只能抵抗极小的拉应力或根本不能抵抗 拉伸应力。所以在一些工程中假设岩体的抗拉强度为 零，为此把岩石称为“无拉伸”材料。 对于钻井工程中的井身结构设计来说，岩石的 “无拉伸”材料性质意味着井壁一旦出现拉应力，就 将发生井漏事故。
岩石力学
19
地下水对岩体性质的影响在油气工程中是值得重 视的。
在钻井过程中，水基钻井液会逐渐浸入泥质岩石 而使其强度降低，产生井壁失稳现象； 注水是提高采收率的主要措施之一。而水的注入 会改变泥质砂岩、页岩的强度、孔隙度和渗透率等性 质、导致出砂、产量降低。
岩石力学
20
5、风化
风化的定义是岩石由于其表面受到大气和水溶解 的作用而发生化学或物理变化，这一过程类似于发生 在普通材料上的腐蚀作用。 由于风化对完整材料力学性质及岩石表面磨擦系 数有重要影响，所以风化对工程有着利害关系。风化 会引起岩石性质持续地降低，而表面磨擦系数则会逐 步降低。
该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用
材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。
岩石力学
2
（3）经典理论阶段（20世纪30年代~20世纪60年代）
这是岩石力学学科形成的重要阶段，弹性力学和塑 性力学被引入岩石力学，确立了一些经典计算公式，形 成围岩和支护共同作用的理论。结构面对岩体力学性质 的影响受到重视，岩石力学文献和专著的出牌，实验方 法的完善，岩体工程技术问题的解决。
5、徐小荷 编著 岩石破碎学 煤炭工业出版社1984。
岩石力学
25
岩石力学
6
在石油工程领域，岩石力学的科研工作开展的较晚， 1977年以后才开始筹建岩石力学实验室，且国内只有 华东石油学院（石油大学前身）开发系（现石油工程 学院）一家。该实验室在六五期间开展了地层破裂压 力预报技术的研究。七五期间开展了套管损坏机理及 防治和复合盐膏层流变规律等一系列研究。八五期间， 开展了更为广泛的研究工作，如地应力确定技术、非 壁稳定技术、出砂机理、水力压裂等研究。目前在石 油行业研究岩石力学的机构也正在不断啬，如中国石 油集团公司的勘探开发研究院、胜利油田钻井研究院 等。