巖石孔隙中的流體對其變形的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：
一方面，當(dāng)巖石中富含流體時(shí)，可使巖石強(qiáng)度降低。另外，孔隙流體的存在可以促過礦物在應(yīng)力作用下的溶解遷移和重結(jié)晶，從而促進(jìn)了巖石的塑性變形. 表中列舉了幾種巖石在潮濕條件下抗壓強(qiáng)度的降低。
另一方面是孔隙流體壓力的效應(yīng)。巖石孔隙內(nèi)流體的壓力稱為孔隙壓力。在正常情況下，地殼內(nèi)任一深度上孔隙水中的流體靜壓力相當(dāng)于這一深度到地表的水柱的壓力，約為靜巖壓力（或圍壓）的40％。由于某些原因，如快速沉積或構(gòu)造變動(dòng)使沉積物快速壓實(shí)而孔隙水不能及時(shí)排出等，可使孔隙壓力異常增大。在油田中曾測得，孔隙壓力與圍壓之比達(dá)80％，甚至也存在接近于1的可能性�？紫秹毫Γ≒p）的作用在于它抵消了圍壓（PC）的作用。這時(shí)對變形起作用的是有效圍壓Pe：Pe＝Pc－Pp
因此，當(dāng)巖石中存在有異常的孔隙壓力時(shí)，就產(chǎn)生了類似降低圍壓的效果，使巖石易于脆性破壞及降低強(qiáng)度。如前述赫德的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)孔隙壓力為圍壓的95％時(shí)，壓縮條件下的脆－韌性過渡將加深到5.5km。
莫爾圖解可以很好地說明孔隙壓力對巖石破壞的促進(jìn)作用。下圖中橫坐標(biāo)表示有效正應(yīng)力（總正應(yīng)力與孔隙壓力之差）。圓Ｉ代表孔隙壓力為零時(shí)的壓力狀態(tài)，這時(shí)巖石是穩(wěn)定的。隨著孔隙壓力的逐漸增大，雖然外加的總正應(yīng)力不變，但有效正應(yīng)力逐漸減小，使應(yīng)力圓向左移動(dòng)。一旦應(yīng)力圓移到圓Ⅱ處，與莫爾包絡(luò)線相切，巖石就要破壞。因此，異常孔隙壓力的作用可促使巖石發(fā)生斷裂。 [1] [2] 下一頁 |
