《岩石力学2》课程教学大纲

《岩石力学2》教学大纲一、课程基本信息课程名称岩石力学RockMechanics课程编码SPE123321020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适用专业海洋油气工程授课语言中文先修课程工程力学、地质学基础课程简介（限选）本课程是工程力学、海洋油气工程等专业学生选修课。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，了解油气工程岩石力学的分析方法，并对实际工程问题的复杂性有一定的认识。ThiscourseisanelectivecourseforundergraduatestudentsofengineeringmechanicsandoffshoreoilandgasEngineering.Throughthestudyofthiscourse,studentsareabletograspthebasicfabriccharacteristicsofrockmaterials,masterthefeatureofdeformationandfailureofrock,thecommonfailurecriteriaofrock,theconceptofIn-situstressanditsdeterminationmethod.Combinedwiththeproblemsofrockmechanicsinoilandgasengineering,suchasboreholeinstability,hydraulicfracturingandsandproduction,letstudentstounderstandtheanalysismethodofrockmechanicsinoilandgasengineeringandhaveacertainunderstandingofthecomplexityofpracticalengineeringproblems.负责人大纲执笔人、审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1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1.11.12M2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。是3.13.13M3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1.31.3三、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。M12讲授2作业22第二章应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。M11讲授1作业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。M12讲授2作业52.32.3应变和应变状态明确正应变和剪应变的定义。M11讲授1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常温常压下岩石力学性质常温常压下岩石的全应力应变曲线，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。M11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。M11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。M11讲授1自学103.43.4孔隙压力对岩石力学性质的影响介绍孔隙压力、有效应力的概念，孔隙、孔隙压力对岩石变形和强度的影响规律。M11讲授1自学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。M21讲授1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。M21讲授1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。M21讲授1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。M21讲授1自学165第五章岩石的破坏准则本章重点难点：掌握岩石在压应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。/////175.15.1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。M21讲授1自学185.25.2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。M23讲授3作业196第六章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。/////206.16.1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。M21讲授1自学216.26.2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。M21讲授1自学226.36.3地应力测试技术地应力测试技术，重点掌握小型水力压裂确定地应力的方法。M21讲授1自学236.46.4分层地应力模型分层地应力模型，重点讲解黄氏分层地应力模型。M21讲授1作业247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、直井地层坍塌压力和破裂压力的计算方法。/////257.17.1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267.27.2直井井眼围岩力学模型直井井眼周围岩石的应力分析及地层坍塌压力、地层破裂压力预测模型，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277.37.3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作业288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。/////298.18.1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308.28.2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318.38.3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作业329第九章油井出砂力学原理本章重点难点：掌握油井出砂的机理及危害，学会分析计算油井临界生产压差的方法/////339.19.1出砂的危害介绍油井出砂的过程及危害。M31讲授1自学349.29.2出砂机理根据岩石力学原理分析油井出砂的机理，推导出直井临界生产压差公式。M31讲授1自学359.39.3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"1.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平时作业"1.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"20%3期中考核"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%4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1M1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"2M1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"3M1期中考核30%详见课堂测试标准，或专题研究报告/大作业评分标准4M1期末考试50%见期末试卷评分标准5M2平时作业20%"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"6M2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"7M2期中考核20%详见课堂测试标准，或专题研究报告/大作业评分标准8M2期末考试50%见期末试卷评分标准9M3平时作业20%"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"10M3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"11M3期中考核20%详见课堂测试标准，或专题研究报告/大作业评分标准12M3期末考试50%见期末试卷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]=[8