岩石对成岩压力记忆的实验测试研究

Corroding to experimental facts, the process of elastic solid being solidified from liquid phase, no amount of pressure, does not make the elastic body have any initial elastic potential energy. That is, there is neither strain initial strain nor energy in this elastic body. And its shape or size, ignoring self-weight stress, will not change slightly after some part is taken away from it.When the elastic body is affected by non-uniform load, it still will change with shear deformation; if and only if uniform confining pressure applied on the elastic body is greater than solidification pressure of diagenesis, it is just beginning to become smaller in volume. How to obtain the solidification pressure is vital for the success of rock memory properties determination. The present project will propose a technique to measure the solidification pressure of man-made material with known solidification pressure, and verify the feasibility of this method to obtain the solidification pressure of rock samples. In addition, the effect of the solidification pressure on solidification material physics and mechanics properties is the interest of this project. Through the tests of man-made material, the project will give the relation curves between solidification pressure and unit body weight and elastic modulus of more than two kinds of materials. This research is original and has theoretic importance.

根据实验事实提出，在压力作用下从液相转化为固相并成为弹性体的过程中，无论外力压力大小，都不会使这一弹性体本身具有初始弹性势能。也就是说，在这一弹性体中既没有初始应变也没有应变能。取其中一小块，忽略自重体积力的作用，它本身的形状、大小都不会发生任何改变。当其受到非均布的外力作用时会发生畸变（即出现剪切变形）；而当受到均布的压力（围压）的作用时，当且仅当压力大于它的固化压力（围压）后，它的体积才开始变小。如何准确测得固化压力，是测定岩石记忆性能能否成功的关键。本项目研究目的是在技术上实现对已知固化压力的人工材料试件固化压力的测定，并确认测定方法的可行性，进而用同样方法去试测岩石样品的固化压力。在此基础上研究固化压力对固化材料物理、力学性质的影响，通过对人工材料体的试测，给出至少两种材料的压力与其单位体重、弹性模量之间相关关系曲线，找出规律性。这是一项具有重要的理论意义、新颖的研究。

岩石是熔融状态下的岩浆经过冷却后形成的固体，后期经过一系列地质运动后形成各种性质不同的岩体。本项目旨在探索一种岩石在液相转固相过程中存在于岩石内部的一种对当时所受固结压力的一种“记忆”特性。为了研究这个问题，项目组成员从不同材料配比试验入手，首先利用水泥为基础骨料，尝试了各种外加剂的掺量对试块性能的影响，在此基础上对不同配比样品进行了强度测试，得出水泥基系列材料的特点。又用石蜡作为胶结材料，对不同配比试块进行了相关实验研究，得出石蜡基系列材料的相关性能特征。在前期不同配比试验的基础上，采用液体石蜡与矿物油的混合溶液作为原材料制作透光性圆柱形试样，针对透光性软材料试样的各种力学性质进行了重点的研究，在固定原材料配比的情况下，对不同固结条件下固结的试样进行了系统的试验分析，得到了不同固结条件下试样的单轴抗压强度、抗剪强度以及弹性模量。分析得出，随着围压的增大，试样在相同固结应力下的三轴抗压强度也逐渐增大，且试样的峰值强度随固结压力的增大而明显前移，峰值应力所对应的应变也明显增大；随着固结应力的增大，试样在相同围压下的三轴抗压强度也逐渐增大。试验证明，试样最终所具有的力学性质与固化初期的固化压力具有一定的相关性，这对研究岩石由液相转变为固相的过程中受到的固结压力环境对其后期的力学特征有何种联系提供了有力的证据。在室内试验研究的基础上，对某深钻岩心取样并进行相关力学测试，在得到相关数据后进行分析，初步估算岩石在成岩初期所受的固化压力，本研究可为相关领域的研究探索提供参考，具有积极的意义。