完顏祺琪*，沈雪明，垢艷俠，冉莉娜

典型鹽巖力學(xué)特性分析

完顏祺琪1，2，3*，沈雪明4，垢艷俠2，3，冉莉娜2，3

1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610500；2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊065007；3.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司油氣地下儲(chǔ)庫(kù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北廊坊065007；4.長(zhǎng)江大學(xué)非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢430100

通過單軸、三軸壓縮實(shí)驗(yàn)及劈裂等實(shí)驗(yàn)研究了湖北云應(yīng)、江蘇淮安和河南平頂山3個(gè)地區(qū)層狀鹽礦巖樣的短期力學(xué)特性，并對(duì)不同地區(qū)及不同深度地層的純鹽巖力學(xué)特性進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明：（1）3地區(qū)中單軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量最大的巖樣為泥巖和含泥巖的鹽巖，而其泊松比卻是最小的，證明了泥巖變形性能差的特性。含有不同雜質(zhì)的鹽巖其抗壓強(qiáng)度和彈性模量有所增加，其泊松比對(duì)雜質(zhì)的變化不是太敏感。純鹽巖抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比隨地層深度的增加而增大，取自較淺地層的巖樣單軸實(shí)驗(yàn)有明顯的壓密階段。（2）不同地區(qū)的巖樣都有隨圍壓的增大峰值強(qiáng)度相應(yīng)增大的規(guī)律。純鹽巖的內(nèi)摩擦角基本都大于其他巖樣的值，而黏聚力則都小于其他巖樣的值。反映了純鹽巖晶體顆粒大，含雜質(zhì)少的特點(diǎn)。（3）不同地區(qū)的純鹽巖相對(duì)于其他巖樣的抗拉強(qiáng)度最小。

鹽巖；泊松比；彈性模量；抗拉強(qiáng)度

引言

為更好地開展鹽巖水溶開采及其他相關(guān)研究工作，對(duì)鹽巖力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究至關(guān)重要。鹽巖具有低滲透、損傷恢復(fù)及良好的蠕變特性，可用于能源類的地下儲(chǔ)存，同時(shí)也可用于核廢料以及工業(yè)廢料的存儲(chǔ)。系統(tǒng)開展鹽巖力學(xué)特性研究可以更好地指導(dǎo)儲(chǔ)庫(kù)的建設(shè)和運(yùn)行。

自20世紀(jì)60年代以來，國(guó)外學(xué)者［1-5］開展壓縮實(shí)驗(yàn)研究，包括單軸壓縮及三軸壓縮。通過實(shí)驗(yàn)，得到鹽巖的形變特性及抗壓強(qiáng)度，指出了鹽巖是一種軟巖，有強(qiáng)度低、變形大的特性，并建立了以莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)的強(qiáng)度理論。和國(guó)外鹽丘型鹽層不同，中國(guó)鹽礦大多數(shù)為含夾層的層狀鹽巖，所以針對(duì)中國(guó)鹽巖力學(xué)特性的研究是有獨(dú)特意義的。唐明明、李銀平等對(duì)含泥質(zhì)夾層鹽巖的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，為層狀鹽巖體儲(chǔ)庫(kù)鹽腔穩(wěn)定性分析提供理論基礎(chǔ)［6-8］。劉江、劉新榮等研究表明，圍壓的不斷增大，鹽巖的彈模和應(yīng)力峰值對(duì)應(yīng)的應(yīng)變逐漸增大，導(dǎo)致擴(kuò)容量減少［9-12］。在三軸荷載下，鹽巖的強(qiáng)度以及剛度均有強(qiáng)化的趨勢(shì)。高小平和嚴(yán)仁俊等開展不同溫度條件下，鹽巖力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，從結(jié)果可以看出，伴隨溫度的增大，鹽巖的力學(xué)性質(zhì)劣化明顯，峰值應(yīng)力和彈性模量降低，峰值應(yīng)變?cè)黾樱?2-15］。王安明等對(duì)平頂山地區(qū)廢棄鹽腔進(jìn)行了穩(wěn)定性數(shù)值分析，并對(duì)典型鹽樣進(jìn)行了力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究［16］。許宏發(fā)等為研究鹽巖體積應(yīng)變特性進(jìn)行了多組不同狀態(tài)的循環(huán)荷載實(shí)驗(yàn)［17］。劉建鋒等利用對(duì)數(shù)應(yīng)變分析鹽巖的大變形特性和對(duì)變形后的應(yīng)力進(jìn)行修正，得到了鹽巖的工程應(yīng)變和對(duì)數(shù)應(yīng)變均可表示為圍壓的線性函數(shù)［18］。

本文以湖北云應(yīng)、江蘇淮安和河南平頂山3個(gè)地區(qū)層狀鹽礦為研究對(duì)象，對(duì)取芯巖樣進(jìn)行單軸、三軸壓縮及劈裂等實(shí)驗(yàn)，得到各地區(qū)鹽巖的力學(xué)參數(shù)，并針對(duì)不同地區(qū)，不同地層深度的鹽巖開展力學(xué)特性的比較分析。為各地區(qū)儲(chǔ)庫(kù)建設(shè)提供參考數(shù)據(jù)。

1 試件制備及實(shí)驗(yàn)方案

單軸實(shí)驗(yàn)時(shí)，軸向荷載加載速度為0.50 MPa/s。在巖樣與實(shí)驗(yàn)機(jī)之間涂抹潤(rùn)滑劑，減少了“端部效應(yīng)”。

三軸實(shí)驗(yàn)時(shí)，先加載徑向壓力和軸向壓力，加載速度為0.05 MPa/s，直至預(yù)定的徑向壓力值，并保持徑向壓力在實(shí)驗(yàn)過程中保持為常數(shù)。繼而采用0.50 MPa/s的加荷速度施加軸向荷載，直至試件完全破壞。

劈裂實(shí)驗(yàn)時(shí)，以0.40 MPa/s的速度加載直至破壞。

2 不同地區(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 單軸壓縮實(shí)驗(yàn)

淮安地區(qū)巖樣分為純鹽巖、鈣芒硝質(zhì)泥巖、泥巖等3類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 淮安地區(qū)巖樣力學(xué)參數(shù)Tab.1 Different rocks mechanical parameters in Huai′an

由表1可以看出：泥巖的單軸抗壓強(qiáng)度最大，其次是鈣芒硝泥巖，純鹽巖的單軸抗壓強(qiáng)度最小。彈性模量在量值上從大到小依次為泥巖、鈣芒硝泥巖、純鹽巖。泊松比在量值上從大到小依次為純鹽巖、鈣芒硝泥巖、泥巖。

2．2 兩年內(nèi)有發(fā)作的現(xiàn)患哮喘兒童分布情況 480例兩年內(nèi)有哮喘發(fā)作的現(xiàn)患兒童中，男童為308例（64．17%）例，女童為172例（35．83%），男、女患病率 分 別 為 5．38% （308／5 723）和 3．46% （172／4 969），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2＝22．875，P＜0．001）。

平頂山地區(qū)巖樣分為灰白色鹽巖、黑灰色鹽巖、含泥巖夾層鹽巖等3類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表2中。單軸抗壓實(shí)驗(yàn)主要用于巖石樣品的彈性模量、泊松比以及抗壓強(qiáng)度的確定。巖樣的變形破壞可分為4個(gè)階段：壓密階段；彈性變形階段；塑性變形階段；破壞階段。

由表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出：彈性模量在量值上從大到小依次為含泥巖夾層鹽巖、黑灰色鹽巖、灰白色鹽巖。泊松比在量值上從大到小依次為灰白色鹽巖、黑灰色鹽巖、含泥巖夾層鹽巖。從上可知灰白色鹽巖和灰黑色鹽巖在抗壓強(qiáng)度和彈性模量上都非常接近，唯一區(qū)別是變形能性能上黑灰色鹽巖弱于灰白色鹽巖。

表2 平頂山地區(qū)巖樣力學(xué)參數(shù)Tab.2 Mechanical parameters of different rocks in Pingdingshan

云應(yīng)地區(qū)巖樣按其主要含雜質(zhì)成分分為鈣芒硝鹽巖、硬石膏鹽巖、泥質(zhì)混合鹽巖、純鹽巖和泥巖等5類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可以看出：泥巖的單軸抗壓強(qiáng)度最大，其次為鈣芒硝鹽巖、硬石膏鹽巖、泥質(zhì)混合鹽巖，純鹽巖最小。彈性模量在量值上從大到小依次為泥巖、泥質(zhì)混合鹽巖、硬石膏鹽巖、鈣芒硝鹽巖、純鹽巖。泊松比在量值上從大到小依次為硬石膏鹽巖、泥質(zhì)混合鹽巖、鈣芒硝鹽巖、純鹽巖、泥巖。綜上，該地區(qū)泥巖相對(duì)其他巖石強(qiáng)度要高、變形小。泥質(zhì)混合鹽巖由于其中鹽巖的成分使其抗壓強(qiáng)度相對(duì)于泥巖要小，但泊松比有所增大，變形性能也有所增加。

表3 云應(yīng)地區(qū)巖樣力學(xué)參數(shù)Tab.3 Mechanical parameters of different rocks in Yunying

2.2 三軸抗壓實(shí)驗(yàn)

三軸抗壓實(shí)驗(yàn)的主要目的是測(cè)定巖石樣品的內(nèi)摩擦角以及黏聚力。實(shí)驗(yàn)所用圍壓要根據(jù)所取巖芯所在地層的埋深以及地應(yīng)力等條件確定。

云應(yīng)地區(qū)共進(jìn)行了14塊三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，根據(jù)巖性把巖樣分為鈣芒硝鹽巖、硬石膏鹽巖、泥質(zhì)混合鹽巖、純鹽巖和泥巖等5類。圍壓分別取值為10，16和22 MPa，圖1為云應(yīng)地區(qū)不同巖樣不同圍壓下的抗壓強(qiáng)度均值比較?？梢钥闯?，不同巖樣隨著圍壓的增加其抗壓強(qiáng)度相應(yīng)增大的規(guī)律，三軸實(shí)驗(yàn)中不同巖樣強(qiáng)度分布規(guī)律與單軸實(shí)驗(yàn)比較變化較大。該地區(qū)的純鹽巖對(duì)圍壓的反應(yīng)比較明顯，16 MPa圍壓下的三軸抗壓強(qiáng)度約是單軸抗壓強(qiáng)度的14.5倍，其中，鈣芒硝鹽巖、泥質(zhì)混合鹽巖、泥巖的三軸抗壓強(qiáng)度約是單軸抗壓強(qiáng)度的3.0倍多，硬石膏鹽巖為2.6倍。

圖2給出了4類巖樣不同圍壓下的強(qiáng)度關(guān)系曲線。從圖2可知，4類巖樣隨圍壓的增大峰值強(qiáng)度相應(yīng)增大。在16 MPa圍壓下時(shí)，純鹽巖的強(qiáng)度增長(zhǎng)速率最大，其次是泥質(zhì)混合鹽巖，而硬石膏鹽巖和鈣芒硝鹽巖的強(qiáng)度增長(zhǎng)速率有所減緩。所以隨著圍壓的增加它們之間的強(qiáng)度差值會(huì)越來越大。

圖1 云應(yīng)地區(qū)不同巖樣單軸與三軸強(qiáng)度比較Fig.1 Different salt rock uniaxial and triaxial strength comparisons in Yunying

圖2 云應(yīng)地區(qū)不同巖樣峰值強(qiáng)度對(duì)比曲線Fig.2 The comparison of different rock samples peak intensity curve in Yunying

淮安地區(qū)共進(jìn)行了28塊三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，根據(jù)巖性把巖樣分為純鹽巖、鈣芒硝質(zhì)泥巖、和泥巖等3類。其中圍壓分別取值為20，25和30 MPa。圖3為淮安地區(qū)不同巖樣不同圍壓下的抗壓強(qiáng)度均值比較。由圖3可以看出，該地區(qū)的泥巖巖樣對(duì)圍壓的反應(yīng)比較明顯，30 MPa圍壓下的三軸抗壓強(qiáng)度約是單軸抗壓強(qiáng)度的7.2倍。純鹽巖和鈣芒硝質(zhì)泥巖在圍壓的作用下，抗壓強(qiáng)度也有明顯的提高。

圖4給出了3類巖樣不同圍壓下的強(qiáng)度關(guān)系曲線?？梢钥闯觯?類巖樣隨圍壓的增大峰值強(qiáng)度相應(yīng)增大，但泥巖、鈣芒硝質(zhì)泥巖在25 MPa及以上圍壓的作用下強(qiáng)度增加速率有所減緩，而純鹽巖隨圍壓的增大峰值強(qiáng)度呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)比其他兩類巖樣都要明顯。

平頂山地區(qū)共進(jìn)行了23塊三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，根據(jù)巖性把巖樣分為灰白色鹽巖、黑灰色鹽巖、泥巖、含泥巖夾層鹽巖等4類。其中圍壓分別取值為15，20和30 MPa。

圖3 淮安地區(qū)不同巖樣單軸與三軸強(qiáng)度比較Fig.3 Different salt rock uniaxial and triaxial strength comparisons in Huaian

圖4 淮安地區(qū)不同巖樣峰值強(qiáng)度對(duì)比曲線Fig.4 The comparison of different rock samples peak intensity curve in Huai′an

圖5 為平頂山地區(qū)不同巖樣不同圍壓情況下抗壓強(qiáng)度均值比較。由圖可得，該地區(qū)的灰白色鹽巖和灰黑色鹽巖對(duì)圍壓的反應(yīng)比較明顯，30 MPa圍壓下的三軸抗壓強(qiáng)度分別約是單軸抗壓強(qiáng)度的4.6倍和3.5倍。泥巖在圍壓的作用下抗壓強(qiáng)度也有明顯的提高。

圖6給出了4類巖樣不同圍壓下的強(qiáng)度關(guān)系曲線。由圖可以知道，4類巖樣隨圍壓的變化承載能力也不同，但是總體趨勢(shì)基本上呈線性，隨著圍壓的逐漸增加，4類巖樣之間的峰值強(qiáng)度差別也越來越大，從大到小依次為灰白色鹽巖、泥巖、黑灰色鹽巖、含泥巖夾層鹽巖。

圖5 平頂山地區(qū)不同巖樣單軸與三軸強(qiáng)度比較Fig.5 Different salt rock uniaxial and triaxial strength comparisons in Pingdingshan

圖6 平頂山地區(qū)不同巖樣峰值強(qiáng)度對(duì)比曲線Fig.6 The comparison of different rock samples peak intensity curve in Pingdingshan

2.3 劈裂法抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

抗拉實(shí)驗(yàn)采用巴西劈法，這是一種間接拉伸實(shí)驗(yàn)方法。通過對(duì)圓盤徑向施壓至其破壞，再根據(jù)彈性理論計(jì)算抗拉強(qiáng)度。

云應(yīng)地區(qū)5類巖樣抗拉實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：鈣芒硝鹽巖抗拉強(qiáng)度值為2.67～4.50 MPa，均值為3.62 MPa；硬石膏鹽巖抗拉強(qiáng)度值為1.27～3.19 MPa，均值為2.10 MPa；泥質(zhì)混合鹽巖抗拉強(qiáng)度值為2.50～4.87 MPa，均值為3.10 MPa；純鹽巖抗拉強(qiáng)度值為0.92～2.65 MPa，均值為1.03 MPa；泥巖抗拉強(qiáng)度值為0.97～2.52 MPa，均值為1.56 MPa?？梢钥闯?，抗拉強(qiáng)度中，鈣芒硝鹽巖最大，泥質(zhì)混合鹽巖次之、硬石膏鹽巖最小。

淮安地區(qū)3類巖樣抗拉實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：純鹽巖抗拉強(qiáng)度值為0.69～1.92 MPa，均值為1.11 MPa；鈣芒硝質(zhì)泥巖抗拉強(qiáng)度值為1.26～4.03 MPa，均值為2.52 MPa；泥巖抗拉強(qiáng)度值為3.76～4.60 MPa，均值為4.05 MPa。對(duì)比可知泥巖的抗拉強(qiáng)度最高，其次是鈣芒硝質(zhì)泥巖，最小為純鹽巖。

平頂山地區(qū)4類巖樣抗拉實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：灰白色鹽巖抗拉強(qiáng)度值為0.49～1.49 MPa，均值為0.97 MPa；黑灰色鹽巖抗拉強(qiáng)度值為0.89～1.60 MPa，均值為1.34 MPa；泥巖抗拉強(qiáng)度值為0.96～6.45 MPa，均值為2.87 MPa。含泥巖夾層鹽巖抗拉強(qiáng)度值為0.81～3.19 MPa，均值為2.05 MPa。對(duì)比可知，泥巖的抗拉強(qiáng)度最高，其次是含泥巖夾層鹽巖，再次為黑灰色鹽巖，最小為灰白色鹽巖。由于灰白色鹽巖的純度相對(duì)黑灰色鹽巖的純度高一點(diǎn)，所以其抗拉強(qiáng)度稍弱于黑灰色鹽巖。但是這兩種鹽巖的抗拉強(qiáng)度相對(duì)于泥巖和含泥巖夾層鹽巖的強(qiáng)度還是相差1～2倍。

3 不同地區(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

3個(gè)地區(qū)巖樣的地層深度分別為：云應(yīng)地區(qū)740～1 023 m、淮安地區(qū)1 460～1 600 m和平頂山地區(qū)1 400～1 759 m。

平頂山地區(qū)的灰白色鹽巖的組成成分接近純鹽巖，所以，把它和另兩個(gè)地區(qū)的純鹽巖進(jìn)行比較。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)可以得到3個(gè)地區(qū)純鹽巖的力學(xué)參數(shù)如表4。

表4 不同地區(qū)純鹽巖力學(xué)參數(shù)Tab.4 Mechanical parameters of pure salt rock in different regions

由表4可知，鹽巖試樣單軸壓縮強(qiáng)度、彈性模量和泊松比最大的是平頂山地區(qū)，其次是淮安地區(qū)，最小為云應(yīng)地區(qū)。從3個(gè)地區(qū)巖樣的地層深度可知，鹽巖的抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比隨地層深度的增加而增大。這主要是因?yàn)樯顚拥貙訉?duì)巖石起到壓實(shí)作用，使巖石中原來開啟的裂隙可能閉合或孔隙受到壓縮，從而提高了巖石的強(qiáng)度和剛度。

圖7 不同地區(qū)鹽巖部分單軸實(shí)驗(yàn)曲線Fig.7 Salt rock uniaxial compression test curve in different regions

不同地區(qū)鹽巖部分單軸實(shí)驗(yàn)曲線如圖7所示，云應(yīng)純鹽巖單軸實(shí)驗(yàn)曲線有明顯的壓密階段，而淮安純鹽巖單軸實(shí)驗(yàn)曲線的壓密階段相比云應(yīng)地區(qū)要短，平頂山純鹽巖單軸實(shí)驗(yàn)曲線基本沒有壓密階段。不同地區(qū)不同地層深度的純鹽巖，單軸實(shí)驗(yàn)曲線的硬化階段隨著地層深度的增加有縮短的趨勢(shì)，表現(xiàn)出一定的脆性。

圖8為3個(gè)地區(qū)的純鹽巖單軸壓縮實(shí)驗(yàn)破壞形式。實(shí)驗(yàn)在單軸壓縮荷載作用下有3種破壞形式。但是從3個(gè)地區(qū)的鹽巖單軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，大多數(shù)試件都是拉伸破壞。這種類型的破壞是泊松效應(yīng)的結(jié)果，在軸向應(yīng)力的作用下，試樣在環(huán)向?qū)a(chǎn)生拉應(yīng)力，在鹽巖的抗拉強(qiáng)度小于拉應(yīng)力時(shí)，將產(chǎn)生拉張破壞，形成多條縱向且平行于軸向的破裂面。

由表4可知，3個(gè)地區(qū)的峰值內(nèi)摩擦角由大到小依次是云應(yīng)、平頂山和淮安，而峰值黏聚力由大到小依次是淮安、平頂山和云應(yīng)。內(nèi)摩擦角從微觀上反映了純鹽巖結(jié)晶顆粒的大小，內(nèi)摩擦角越大晶體顆粒越大，宏觀表現(xiàn)為破裂面的粗糙度越大，反之越小。由劈裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，3個(gè)地區(qū)的純鹽巖抗拉強(qiáng)度由大到小依次是淮安、云應(yīng)和平頂山。

圖8 鹽巖單軸壓縮實(shí)驗(yàn)不同破壞形式的對(duì)比Fig.8 Salt rock uniaxial compression test comparing different forms of damage

4 結(jié)論

（1）通過單軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，不同地區(qū)中單軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量最大的巖樣為泥巖和含泥巖的鹽巖，而其泊松比卻是各地區(qū)巖樣中最小的，這充分證明了泥巖變形性能差的特性。鹽巖由于含有不同雜質(zhì)其抗壓強(qiáng)度和彈性模量有所增加，而其泊松比對(duì)雜質(zhì)的變化不是太敏感，一般在0.25～0.34。純鹽巖的抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比隨地層深度的增加而增大，取自較淺地層的巖樣單軸實(shí)驗(yàn)有明顯的壓密階段。

（2）通過三軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，不同地區(qū)的巖樣都有隨圍壓的增大峰值強(qiáng)度相應(yīng)增大的規(guī)律。對(duì)不同地區(qū)不同巖樣的內(nèi)摩擦角和黏聚力值的比較可得到，純鹽巖的內(nèi)摩擦角基本都大于其他巖樣的值，而黏聚力則都小于其他巖樣的值。這間接反映了純鹽巖晶體顆粒大，含雜質(zhì)少的特點(diǎn)，受壓破壞界面會(huì)較為粗糙。

（3）通過劈裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，不同地區(qū)的純鹽巖相對(duì)于其他巖樣的抗拉強(qiáng)度最小，其值在0.97～1.11 MPa。不同地區(qū)抗拉強(qiáng)度最大的巖樣依次是云應(yīng)地區(qū)的鈣芒硝鹽、淮安地區(qū)的泥巖和平頂山地區(qū)的泥巖?？梢灾篮s質(zhì)的鹽巖的抗拉強(qiáng)度比純鹽巖要高，泥巖的抗拉強(qiáng)度普遍較大。

［1］FARMER I W，GILBERT M J.Time dependent strength reduction of rock salt［C］.Proceedings of the 1stConference on the Mechanical Behavior of salt.Clausthal：Tans. Tech.Publications，1984：4-18.

［2］SKROTZIKI W.An estimation of the brittle to ductile transition in salt［C］.Proceedings of the 1stConference on the Mechanical Behavior of salt.Clausthal：Tans.Tech. Publications，1984：381-388.

［3］HUNSCHE U.Fracture experiments on cubic rock salt samples［C］.Proceedings of the 1stconference on the mechanical behavior of salt.Clausthal：Tans.Tech.Publications，1984：169-179.

［4］UDO H，ALBRICHT H.Results of true triaxial strength tests on rock salt［J］.Enginnering Fracture Mechanics，1990，35（4/5）：867-877.

［5］HANSEN F D，MELLEGARD K D，SENSENY P E.E-lasticity and strength of the natural rock salt［C］.Proceedings of the 1stconference on the mechanical behavior of salt.Clausthal：Tans.Tech.Publications，1984：71-83.

［6］唐明明，王芝銀，丁國(guó)生.淮安鹽巖及含泥質(zhì)夾層鹽巖應(yīng)變?nèi)^程試驗(yàn)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29（1）：2712-2719．TANG Mingming，WANG Zhiyin，DING Guosheng.Experimental study of the whole process of salt rock and argillaceous salt rock containing strain in Huaian［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010，29（1）：2712-2719.

［7］李銀平，劉江，楊春和.泥巖夾層對(duì)鹽巖變形和破損特征的影響分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25（12）：2461-2466. LI Yinping，LIU Jiang，YANG Chunhe.Mudstone interlayer influence on rock salt deformation and breakage characteristics analysis［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006，25（12）：2461-2466.

［8］尹雪英，楊春和，李銀平.泥巖夾層對(duì)層狀鹽巖體中儲(chǔ)庫(kù)穩(wěn)定性影響［J］.巖土力學(xué)，2006，27（增1）：344-348. YIN Xueying，YANG Chunhe，LI Yinping.Stability of mudstone interlayer in layered salt rock reservoir［J］.Rock and Soil Mechanics，2006，27（S1）：344-348.

［9］劉江，楊春和，吳文，等.鹽巖短期強(qiáng)度和變形特性試驗(yàn)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25（增1）：3104-3109. LIU Jiang，YANG Chunhe，WU Wen，et al.Salt rock strength and deformation characteristics of short-term experimental study［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006，25（S1）：3104-3109

［10］劉新榮，鮮學(xué)福，馬建春.三軸應(yīng)力狀態(tài)下巖鹽力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究［J］.地下空間，2004，24（2）：153-156．LIU Xinrong，XIAN Xuefu，MA Jianchun.Experimental study on mechanical properties of rock salt under triaxial stress state［J］.Chinese Journal of Underground Space and Engineerinng，2004，24（2）：153-156

［11］高小平，楊春和，吳文，等.溫度效應(yīng)對(duì)鹽巖力學(xué)特性影響的試驗(yàn)研究［J］.巖土力學(xué)，2005，26（11）：1775-1778．GAO Xiaoping，YANG Chunhe，WU Wen，et al.Experimental study of temperature on mechanical properties of salt rock affected［J］.Rock and Soil Mechanics，2005，26（11）：1775-1778.

［12］嚴(yán)仁俊，熊玉霞，裴小彬，等.四川三疊系鹽巖力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究［J］.鉆采工藝，2004，27（4）：101-102．YAN Renjun，XIONG Yuxia，PEI Xiaobin，et al.Experimental study on mechanical properties of Triassic salt rock［J］.Drilling&ProductionTechnology，2004，27（4）：101-102.

［13］紀(jì)文棟，楊春和，姚院峰，等.應(yīng)變加載速率對(duì)鹽巖力學(xué)性能的影響［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，30（2）2507-2513. JIWendong，YANGChunhe，YAOYuanfeng，etal.Influence of strain rate on the mechanical properties of loading salt rock［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2011，30（2）2507-2513.

［14］梁衛(wèi)國(guó)，徐素國(guó)，莫江，等.鹽巖力學(xué)特性應(yīng)變率效應(yīng)的試驗(yàn)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29（1）：43-50. LIANGWeiguo，XUSuguo，MOJiang，etal.Experimental study on mechanical properties of rock salt strain rate effect［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010，29（1）：43-50.

［15］楊春和，李銀平，屈丹安，等.層狀鹽巖力學(xué)特性研究進(jìn)展［J］.力學(xué)進(jìn)展，2008，38（4）：484-494. YANG Chunhe，LI Yinping，QU Dan′an，et al.Progress in the mechanical properties of layered salt rock［J］.Advances in Mechanics，2008，38（4）：484-494.

［16］王安明，雷家華，張先哲.平頂山鹽巖力學(xué)特性及廢棄鹽腔穩(wěn)定性分析［J］.解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（3）：239-244. WANG Anming，LEI Jiahua，ZHANG Xianzhe.Mechanical properties of Pingdingshan salt rock and stability of abandoned salt cavity［J］.Journal of PLA University of Science and Technology（Natural Science Edition），2015（3）：239-244.

［17］許宏發(fā)，王晨，馬林建，等.三軸低頻循環(huán)荷載下鹽巖體積應(yīng)變特性研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2015（4）：741-746. XUHongfa，WANGChen，MALinjian.Volumetricstrain of rock salt under triaxial low-frequency cyclic loading［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2015（4）：741-746.

［18］劉建鋒，邊宇，鄭得文，等.三軸應(yīng)力狀態(tài)下鹽巖強(qiáng)度分析探討［J］.巖土力學(xué)，2014，35（4）：919-925. LIU Jianfeng，BIAN Yu，ZHENG Dewen，et al.Discussion on strength analysis of salt rock under triaxial compressive stress［J］.Rock and Soil Mechanics，2014，35（4）：919-925.

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The Analysis of the Mechanical Properties of Typical Salt Rock

WANYAN Qiqi1，2，3*，SHEN Xueming4，KOU Yanxia2，3，RAN Lina2，3
1.School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China
2.Langfang Branch，PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration&Development，Langfang，Hebei 065007，China
3.CNPC Key Laboratory of Oil&Gas Underground Storage Engineering，Langfang，Hebei 065007，China
4.Hubei Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas，Yangtze University，Wuhan，Hubei 430100，China

It is studied the short term mechanical properties of samples of bedded salt in Yunying Hubei，Huaian Jiangsu and Pingdingshan Henan by doing experiments of monopodium and triaxial compression and splitting.It also compares stratums in different district and different depth of the pure salt rock mechanical properties.The results showed that（1）the rocks in different area which have the biggest uniaxial compressive strength and modulus of elasticity and the smallest Poisson ratio belong to mudstone and mud salt rock.It indicated that mudstone has bad deformation properties.The salt rock which has different impurity will increase its compressive strength and modulus of elasticity，and its Poisson ratio is not sensitive to the change of impurity.The compressive strength，modulus of elasticity and Poisson ratio of the pure salt rock increases with increase of the depth of stratum，the rocks from the shallow layer in uniaxial tests have obvious compression phase.（2）the sample in different regions increases as confining pressure peak intensity increase.The comparison of the internal friction angle and cohesive value for different sample in different regions can be obtained，and the internal friction angle of the pure salt rock are greater than those of other values，but the cohesion are smaller than other sample value，reflecting that the crystal particles of pure salt rock are big，and contain less impurity.（3）the tensile strength of the pure salt rock in different regions relative to the other samples is minimum.

salt rock；poisson′s ratio；elastic modulus；tensile strength

完顏祺琪，1981年生，男，滿族，甘肅平?jīng)鋈?，工程師，博士研究生，主要從事油氣地下?chǔ)庫(kù)建庫(kù)地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)工作。E-mail：wanyanqq@petrochina.com.cn

沈雪明，1988年生，男，漢族，湖北荊州人，碩士研究生，主要從事油氣地下儲(chǔ)庫(kù)建庫(kù)地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)工作。E-mail：332627070@qq.com

垢艷俠，1980年生，女，漢族，河北廊坊人，工程師，碩士，主要從事油氣地下儲(chǔ)庫(kù)建庫(kù)地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)工作。E-mail：kouyanxia69@petrochina.com.cn

冉莉娜，1983年生，女，漢族，黑龍江大慶人，工程師，碩士，主要從事鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)建庫(kù)技術(shù)研究工作。E-mail：ranln@petrochina.com.cn

10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.13.02

1674-5086（2016）01-0060-08

TE122

A

http：//www.cnki.net/kcms/detail/51.1718.TE.20160104.1711.020.html

完顏祺琪，沈雪明，垢艷俠，等．典型鹽巖力學(xué)特性分析［J］．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，38（1）：60-67．

WANYAN Qiqi，SHEN Xueming，KOU Yanxia，et al．The Analysis of the Mechanical Properties of Typical Salt Rock［J］．Journal of Southwest Petroleum University（Science&Technology Edition），2016，38（1）：60-67．*

2015-03-13網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-01-04

完顏祺琪，E-mail：wanyanqq@petrochina.com.cn