《岩石力学》课程教学大纲.docx

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1、岩石力学教学大纲一、课程基本信息课程名称岩石力学Rock Mechanics课程编码SPE123211020开课院部石油工程学院课程团队岩石力学教学团队学分2.0课内学时34讲授28实验6上机0实践0课外学时34适用专业石油工程授课语言英文先修课程工程力学、油田开发地质学课程简介（必修）本课程是石油工程（含卓越工程师班）、海洋油气工程等专业学生必修课。通过本课程的学习，使学生掌握岩石材料的基本组构特 点、岩石的变形及破坏特性、常用岩石力学破坏准则、地应力的概念及确定方法等，结合油气工程井眼失稳破坏、水力压裂及油井出砂等 岩石力学问题，建立油气工程岩石力学的分析方法，以提升学生分析和解决复杂工程

2、问题的能力。This course is a compulsory course for undergraduate students of petroleum engineering (including excellent engineer class). Through the study of this course, students are able to grasp the basic fabric characteristics of rock materials, master the feature of deformation and failure of rock, t

3、he common failure criteria of rock, the concept of In-situ stress and its determination method. Combined with the problems of rock mechanics in oil and gas engineering, such as borehole instability, hydraulic fracturing and sand production, let students to establish the analysis method of rock mecha

4、nics in oil and gas engineering and enhance the ability to analyze and solve the complex engineering problems in oil and gas engineering.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ： 了解石油工程地质对象地层的力学属性的独特性和定义方法、掌握地层的变形特征与强度特 征、掌握常见岩石强度破坏准则、原地应力的定义和确定。是1. 12M2目标2 ：通过岩石力学基本原理的学习，提升分析复杂科学和工程问题的能力；通过室内

5、实验学会测 定岩石的应力应变曲线，学会计算试样的弹性参数和强度参数，提升学生的动手能力。是2.23M3目标3 ：通过井壁失稳破坏分析、水力压裂力学分析和生产出砂机理分析，培育认识和发现问题的能 力和团队协作解决工程问题的能力。是1.3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内 学时教学方式课外学时课外环节11第一章绪论了解岩石力学的定义、研究内容、研究方法，明确岩石力学与 材料力学、弹塑性力学的关系与区别，了解岩石力学的发展 史。从岩石成因、组织结构特征等方面掌握岩石材料的基本特 征。介绍岩石力学在石油工程中的应用，明确岩石力学在油气 工程中的地位。Ml2讲授2自学22第二章应

6、力分析本章重点难点：掌握应力和应变的概念，岩石力学应力正负号 规定，单轴、双轴和三轴应力状态的概念。/32. 12. 1应力和应变状 态岩石力学对应力符号和应力大小的规定。任意斜截面应力表征 方法、应力的坐标变换Ml1讲授1自学42.22.2主应力的概念 及确定方法单轴、双轴和三轴应力状态的定义，应力平衡方程。Ml2讲授2自学+作业52.32.3应变和应变状 态明确正应变和剪应变的定义。Ml1讲授1自学+作业63第三章岩石的变 形特性本章重点难点：掌握岩石在常温常压下的变形规律，掌握温 度、围压、孔隙压力、加载速率对岩石变形规律的影响。/73. 13.1常温常”岩 石力学性质常温常压下岩石的全

7、应力应变曲线，弹性模量、泊松比、单轴 抗压强度的确定方法，六类典型的应力应变曲线。Ml1讲授1自学83.23.2围压对岩石性 质的影响介绍围压的定义，围压对岩石变形和强度的影响规律。Ml1讲授1自学93.33.3温度对岩石力 学性质的影响介绍地温随深度的变化规律、温度对岩石变形和强度的影响规 律。Ml1讲授1自学103.43.4孔隙压力对岩介绍孔隙压力、有效应力的概念，孔隙、孔隙压力对岩石变形Ml1讲授1自学石力学性质的影响和强度的影响规律。114第四章岩石的强 度特征本章重点难点：掌握岩石力学三轴实验的基本方法和各种岩石 强度的基本概念。/124. 14.1岩样的准备掌握试样制备的标准。Ml

8、0.5讲授0.5自学134.24. 2岩石单轴抗压 强度掌握单轴抗压强度试验方法，明确影响因素。Ml0.5讲授0. 5自学144.34. 3岩石单轴抗拉 强度掌握单轴抗拉强度试验方法，明确影响因素。Ml0.5讲授0. 5自学154.44. 4岩石的抗剪强 度掌握三轴强度试验方法，学会内聚力、内摩擦角的计算方法。Ml0.5讲授0. 5自学16实验1岩石单轴压缩强度 实验岩石单轴抗压强度实验与全应力-应变实验。掌握一定围压下岩 石应力-应变实验方法，获取全应力-应变曲线，弹性模量、泊 松比、峰值强度、残余强度的数值。M23讲授3撰写实验 报告175第五章岩石的破 坏准则本章重点难点：掌握岩石在压应

9、力和拉应力状态下的破坏类 型，岩石库伦-纳维尔准则、摩尔准则、平面Griffith准则。/185. 15.1岩石破坏类型掌握岩石变形和破坏类型随埋深的变化规律，岩石脆性破坏、 和塑性破坏的定义。Ml1讲授1自学195.25.2常用的岩石破 坏准则建立一般应力状态下岩石破坏的准则，包括库伦-纳维尔准则、 摩尔准则和Griffith准则。给出准则的推导过程。Ml1讲授1自学+作业20实验2岩石三轴压缩强度 实验包含岩石抗剪强度实验（内聚力、内摩擦角测试），通过1组 （3块）岩心不同围压卜的二轴强度实验，得到不同围压下的应力应变曲线，并通过做图法求取岩石的内聚力内摩擦角。M23讲授3撰写实验 报告2

10、16第八早原地应力 及其测试技术本章重点难点：掌握岩石原地应力的概念、形成机理及确定方 法。/226. 16. 1地应力的基本 概念和描述方法地应力的基本概念和描述方法，明确地层“外载”的特殊性。Ml1讲授1自学236.26.2地应力纵向、 横向分布规律地应力纵向、横向分布规律，明确地应力的主要影响因素。Ml1讲授1自学246.36.3地应力测试技 术重点掌握小型水力压裂确定地应力的方法。Ml1讲授1自学256.46.4分层地应力模 型重点讲解黄氏分层地应力模型。Ml1讲授1自学+作业267第七章井壁稳定 力学原理本章重点难点：掌握井壁失稳破坏的主要原因、地层坍塌压 力、破裂压力的概念、直井地

11、层坍塌压力和破裂压力的计算方 法。/277. 17.1井壁失稳破坏 的类型重点介绍井壁稳定的基本原理，地层坍塌压力、地层破裂压力 的定义和工程上井眼破坏类型。M31讲授1自学287.27.2直井井眼周围 岩石的应力分析及 地层坍塌压力建立直井井眼围岩力学模型，给出应力分布规律，明确井壁发 生坍塌和破裂的位置，推导出直井坍塌压力和破裂压力计算模 型。M32讲授2自学297.37.3井壁稳定性的 影响因素介绍井眼稳定的主要影响因素及保持井眼稳定的工程措施。M31讲授1自学+作业308第八章水力压裂 力学原理本章重点难点：掌握水力压裂的基本原理及与岩石力学的关 系，直井垂直裂缝和水平裂缝的起裂特征。

12、/318. 18. 1水力压裂力学 简介PKN模型、KGD模型的定义及缝宽、缝长等裂缝几何特性参数和 导流能力参数的表征。M31讲授1自学328.28.2裂缝类型与地 应力的关系分析裂缝类型与地应力的关系分析，常规直井压裂裂缝形态判别。M31讲授1自学338.38.3压裂施工曲线 的解释解剖典型直井压裂施工曲线，明确净压力、最小水平地应力的 确定方法。M31讲授1自学+作业349第九章油井出砂本章重点难点：掌握油井出砂的机理及危害，学会分析计算油/力学原理井临界生产压差的方法。359. 19.1出砂的危害介绍油井出砂的过程及危害。M31讲授1自学369.29.2出砂机理根据岩石力学原理分析油井

13、出砂的机理，推导出直井临界生产 压差公式。M31讲授1自学379.39. 3防砂措施介绍现场主要的防砂工艺及适应对象。M31讲授1自学+作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1课堂表现L随机点名、刷卡点名等；2.随机检查学生上课精神状态、回答问题情况10%2实验表现L本课程4个学时实验，共2次实验2 .成绩采用百分制，根据实验完成情况评分3 .考核学生对岩石单轴抗压强度和三轴抗压强度概念的理解10%3平时作业1、每周布置1次作业，考核学生对基本概念，基本应用的理解2、成绩采用白分制，根据完成的准确性、是否按时完成、是否独立完成进行评分。3、考核学生对课堂讲授内容的理解与掌握情况，基本概念

14、和基本工程应用的理解。10%4期中考试1、期中考核形式包括课堂测试，或专题研究报告，或大作业，考核学生对课堂所学知识的消化理解能力。2、成绩采用百分制，根据不同的考核形式进行评分。20%5期末考试1、成绩采用百分制。3、考核学生对岩石力学基本概念的理解及运用岩石力学思想解决相关工程问题的能力。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml课堂表现10%A-缺勤2次以内，积极参与课堂讨论；B-缺勤3次及以上，且很少参与课堂讨论与互动2Ml平时作业10%A-按时提交作业，基本知识点和一般方法理解无误； B-按时提交作业，基本知识点理解存在少量错误3Ml期中考试30%详见课堂测试标准，

15、或专题研究报告/大作业评分标准4Ml期末考试50%见期末试卷评分标准5M2课堂表现10%A-缺勤2次以内，积极参与课堂讨论；B-缺勤3次及以上，且很少参与课堂讨论与互动6M2课堂表现10%A-按时提交作业，基本知识点和一般方法理解无误； B-按时提交作业，基本知识点理解存在少量错误7M2实验表现10%A-按时参加实验，提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误B-按时参加实验，提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确c-数据分析过程存在问题D-不按规程操作实验，发生安全事故8M2期中考试20%详见课堂测试标准，或专题研究报告/大作业评分标准9M2期末考试50%见期末试卷评分标准10M3课堂表

16、现10%A-缺勤2次以内，积极参与课堂讨论；B-缺勤3次及以上，且很少参与课堂讨论与互动11M3平时作业10%A-按时提交作业，基本知识点和一般方法理解无误； B-按时提交作业，基本知识点理解存在少量错误12M3期中考试30%详见课堂测试标准，或专题研究报告/大作业评分标准13M3期末考试50%见期末考试评分标准。评分等级说明：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

17、= 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1油气工程岩石力学，中国石油大学出版社，2015. （*主教材）2图书Petroleum Related Rock Mechanics, E. Fjaer , Elsevier, 1992.3图书|岩石力学基础，J. C.耶格/中国科学院工程力学所译，科学出版社，1981.4图书1岩石力学与工程，蔡美峰，科学出版社，2005.5网络视频1岩石力学云课堂，.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1岩石单轴压缩强度实验岩石力学实验室工科楼B1124-62专业必做综合性否2岩石三轴压缩强度实验岩石力学实验室工科楼B1124-62专业必做综合性否