《巖石力學2》教學大綱一、課程基本信息課程名稱巖石力學RockMechanics課程編碼SPE123321020開課院部石油工程學院課程團隊巖石力學教學團隊學分2.0課內學時34講授28實驗6上機0實踐0課外學時34適用專業(yè)海洋油氣工程授課語言中文先修課程工程力學、地質學基礎課程簡介（限選）本課程是工程力學、海洋油氣工程等專業(yè)學生選修課。通過本課程的學習，使學生掌握巖石材料的基本組構特點、巖石的變形及破壞特性、常用巖石力學破壞準則、地應力的概念及確定方法等，結合油氣工程井眼失穩(wěn)破壞、水力壓裂及油井出砂等巖石力學問題，了解油氣工程巖石力學的分析方法，并對實際工程問題的復雜性有一定的認識。ThiscourseisanelectivecourseforundergraduatestudentsofengineeringmechanicsandoffshoreoilandgasEngineering.Throughthestudyofthiscourse,studentsareabletograspthebasicfabriccharacteristicsofrockmaterials,masterthefeatureofdeformationandfailureofrock,thecommonfailurecriteriaofrock,theconceptofIn-situstressanditsdeterminationmethod.Combinedwiththeproblemsofrockmechanicsinoilandgasengineering,suchasboreholeinstability,hydraulicfracturingandsandproduction,letstudentstounderstandtheanalysismethodofrockmechanicsinoilandgasengineeringandhaveacertainunderstandingofthecomplexityofpracticalengineeringproblems.負責人大綱執(zhí)筆人、審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：了解石油工程地質對象地層的力學屬性的獨特性和定義方法、掌握地層的變形特征與強度特征、掌握常見巖石強度破壞準則、原地應力的定義和確定。是1.11.12M2目標2：通過巖石力學基本原理的學習，提升分析復雜科學和工程問題的能力。是3.13.13M3目標3：通過井壁失穩(wěn)破壞分析、水力壓裂力學分析和生產出砂機理分析，培育認識和發(fā)現問題的能力和團隊協(xié)作解決工程問題的能力。是1.31.3三、課程內容序號章節(jié)號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)11第一章緒論了解巖石力學的定義、研究內容、研究方法，明確巖石力學與材料力學、彈塑性力學的關系與區(qū)別，了解巖石力學的發(fā)展史。從巖石成因、組織結構特征等方面掌握巖石材料的基本特征。介紹巖石力學在石油工程中的應用，明確巖石力學在油氣工程中的地位。M12講授2作業(yè)22第二章應力分析本章重點難點：掌握應力和應變的概念，巖石力學應力正負號規(guī)定，單軸、雙軸和三軸應力狀態(tài)的概念。/////32.12.1應力和應變狀態(tài)巖石力學對應力符號和應力大小的規(guī)定。任意斜截面應力表征方法、應力的坐標變換。M11講授1作業(yè)42.22.2主應力的概念及確定方法單軸、雙軸和三軸應力狀態(tài)的定義，應力平衡方程。M12講授2作業(yè)52.32.3應變和應變狀態(tài)明確正應變和剪應變的定義。M11講授1作業(yè)63第三章巖石的變形特性本章重點難點：掌握巖石在常溫常壓下的變形規(guī)律，掌握溫度、圍壓、孔隙壓力、加載速率對巖石變形規(guī)律的影響。/////73.13.1常溫常壓下巖石力學性質常溫常壓下巖石的全應力應變曲線，彈性模量、泊松比、單軸抗壓強度的確定方法，六類典型的應力應變曲線。M11講授1自學83.23.2圍壓對巖石性質的影響介紹圍壓的定義，圍壓對巖石變形和強度的影響規(guī)律。M11講授1自學93.33.3溫度對巖石力學性質的影響介紹地溫隨深度的變化規(guī)律、溫度對巖石變形和強度的影響規(guī)律。M11講授1自學103.43.4孔隙壓力對巖石力學性質的影響介紹孔隙壓力、有效應力的概念，孔隙、孔隙壓力對巖石變形和強度的影響規(guī)律。M11講授1自學114第四章巖石的強度特征本章重點難點：掌握巖石力學三軸實驗的基本方法和各種巖石強度的基本概念。/////124.14.1巖樣的準備掌握試樣制備的標準。M21講授1自學134.24.2巖石單軸抗壓強度掌握單軸抗壓強度試驗方法，明確影響因素。M21講授1自學144.34.3巖石單軸抗拉強度掌握單軸抗拉強度試驗方法，明確影響因素。M21講授1自學154.44.4巖石的抗剪強度掌握三軸強度試驗方法，學會內聚力、內摩擦角的計算方法。M21講授1自學165第五章巖石的破壞準則本章重點難點：掌握巖石在壓應力和拉應力狀態(tài)下的破壞類型，巖石庫倫-納維爾準則、摩爾準則、平面Griffith準則。/////175.15.1巖石破壞類型掌握巖石變形和破壞類型隨埋深的變化規(guī)律，巖石脆性破壞、和塑性破壞的定義。M21講授1自學185.25.2常用的巖石破壞準則建立一般應力狀態(tài)下巖石破壞的準則，包括庫倫-納維爾準則、摩爾準則和Griffith準則。給出準則的推導過程。M23講授3作業(yè)196第六章原地應力及其測試技術本章重點難點：掌握巖石原地應力的概念、形成機理及確定方法。/////206.16.1地應力的基本概念和描述方法地應力的基本概念和描述方法，明確地層“外載”的特殊性。M21講授1自學216.26.2地應力縱向、橫向分布規(guī)律地應力縱向、橫向分布規(guī)律，明確地應力的主要影響因素。M21講授1自學226.36.3地應力測試技術地應力測試技術，重點掌握小型水力壓裂確定地應力的方法。M21講授1自學236.46.4分層地應力模型分層地應力模型，重點講解黃氏分層地應力模型。M21講授1作業(yè)247第七章井壁穩(wěn)定力學原理本章重點難點：掌握井壁失穩(wěn)破壞的主要原因、地層坍塌壓力、破裂壓力的概念、直井地層坍塌壓力和破裂壓力的計算方法。/////257.17.1井壁失穩(wěn)破壞的類型重點介紹井壁穩(wěn)定的基本原理，地層坍塌壓力、地層破裂壓力的定義和工程上井眼破壞類型。M31講授1自學267.27.2直井井眼圍巖力學模型直井井眼周圍巖石的應力分析及地層坍塌壓力、地層破裂壓力預測模型，建立直井井眼圍巖力學模型，給出應力分布規(guī)律，明確井壁發(fā)生坍塌和破裂的位置，推導出直井坍塌壓力和破裂壓力計算模型。M32講授2自學277.37.3井壁穩(wěn)定性的影響因素介紹井眼穩(wěn)定的主要影響因素及保持井眼穩(wěn)定的工程措施。M31講授1作業(yè)288第八章水力壓裂力學原理本章重點難點：掌握水力壓裂的基本原理及與巖石力學的關系，直井垂直裂縫和水平裂縫的起裂特征。/////298.18.1水力壓裂力學簡介PKN模型、KGD模型的定義及縫寬、縫長等裂縫幾何特性參數和導流能力參數的表征。M31講授1自學308.28.2裂縫類型與地應力的關系分析裂縫類型與地應力的關系分析，常規(guī)直井壓裂裂縫形態(tài)判別。M31講授1自學318.38.3壓裂施工曲線的解釋解剖典型直井壓裂施工曲線，明確凈壓力、最小水平地應力的確定方法。M31講授1作業(yè)329第九章油井出砂力學原理本章重點難點：掌握油井出砂的機理及危害，學會分析計算油井臨界生產壓差的方法/////339.19.1出砂的危害介紹油井出砂的過程及危害。M31講授1自學349.29.2出砂機理根據巖石力學原理分析油井出砂的機理，推導出直井臨界生產壓差公式。M31講授1自學359.39.3防砂措施介紹現場主要的防砂工藝及適應對象。M31講授1作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1課堂表現"1.隨機點名、刷卡點名等；2.隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況"10%2平時作業(yè)"1.本課程4個學時實驗，共2次實驗2.成績采用百分制，根據實驗完成情況評分3.考核學生對巖石單軸抗壓強度和三軸抗壓強度概念的理解"20%3期中考核"1、期中考核形式包括課堂測試，或專題研究報告，或大作業(yè)，考核學生對課堂所學知識的消化理解能力。2、成績采用百分制，根據不同的考核形式進行評分。"20%4期末考試"1、成績采用百分制。3、考核學生對巖石力學基本概念的理解及運用巖石力學思想解決相關工程問題的能力。"50%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)10%"A-按時提交作業(yè)，基本知識點和一般方法理解無誤；B-按時提交作業(yè)，基本知識點理解存在少量錯誤"2M1課堂表現10%"A-缺勤2次以內，積極參與課堂討論；B-缺勤3次及以上，且很少參與課堂討論與互動"3M1期中考核30%詳見課堂測試標準，或專題研究報告/大作業(yè)評分標準4M1期末考試50%見期末試卷評分標準5M2平時作業(yè)20%"A-按時提交作業(yè)，基本知識點和一般方法理解無誤；B-按時提交作業(yè)，基本知識點理解存在少量錯誤"6M2課堂表現10%"A-缺勤2次以內，積極參與課堂討論；B-缺勤3次及以上，且很少參與課堂討論與互動"7M2期中考核20%詳見課堂測試標準，或專題研究報告/大作業(yè)評分標準8M2期末考試50%見期末試卷評分標準9M3平時作業(yè)20%"A-按時提交作業(yè)，基本知識點和一般方法理解無誤；B-按時提交作業(yè)，基本知識點理解存在少量錯誤"10M3課堂表現10%"A-缺勤2次以內，積極參與課堂討論；B-缺勤3次及以上，且很少參與課堂討論與互動"11M3期中考核20%詳見課堂測試標準，或專題研究報告/大作業(yè)評分標準12M3期末考試50%見期末試卷評分標準評分等級說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[8