《储层地质力学》多孔粘弹性材料的力学行为及其在岩石力学中的应用
讲座聚焦于多孔介质(如岩石)的粘弹性行为及其对弹性参数测量的影响。核心内容包括:频率/速率依赖性
:弹性模量随加载速率或声波频率变化——高频超声波(MHz)测得较高模量(不排水状态,流体来不及扩散),而低频测井(kHz)或静态加载测得较低模量(排水状态,流体充分扩散),二者差异源于孔隙流体的扩散速率滞后于弹性波传播速率。 实验验证
:通过静水压缩实验与超声波动态测量对比,显示同一岩石在相同围压下,静态模量显著低于动态模量,突显测量方法对结果的影响。 时间相关效应
蠕变
:恒定应力下持续变形(如干燥砂岩在固定围压下持续应变),可用幂律模型(ε = ε₀ + C·tⁿ)拟合。 应力松弛
:恒定应变下应力衰减,且模量随加载速率和围压升高而增大。
热弹性扩展
:温度变化引入附加应变项(Δε_therm = αΔT),需在本构方程中叠加孔隙压力和热效应(σ ∝ K(ε - αΔT - βP_p))。
综上,岩石的粘弹性本质使其力学响应复杂化,需结合频率、时间尺度和环境因素(围压、温度、孔隙压力)综合表征。