●李传亮
有效应力是一个虚拟的应力概念,它单独作用于岩石所产生的效果,与内、外两个应力同时作用于岩石所产生的效果完全相同,因此,它是一个等效应力,与物理学中的合力概念相当。
岩石受内、外两个应力的作用,应变无法
计算,当求出有效应力之后,岩石就只受一个应力(有效应力)的作用了,就可以计算岩石的应变了。岩石是否产生变形,不取决于外应力,也不取决于内应力(孔隙压力),而是取决于有效应力。有效应力变了,应变就跟着变化;有效应力为0,应变也为0。
很多人把外应力与内应力的差值当作有效应力,也就是通常所说的有效上覆压力或净围压,其实是完全错误的,外应力与内应力的差值不是有效应力,下面的思想实验可以证明。
图A中的密闭容器中放入一块岩心,岩心的外应力和内应力相等,皆为1MPa,因此,净围压为0。增大容器的压力至100MPa(图B),外应力和内应力仍然相等,且为100MPa,因此,净围压依然为0。按照有效应力原理,有效应力没有发生变化,岩石不应该被压缩,可是,岩石明显被压缩了,由此可见,净围压并不是岩石的有效应力。
岩石的有效应力如何计算呢?请参阅《油藏
工程原理》一书和相关
论文。