巖石力學(xué)試題及答案

1、巖石力學(xué)試卷（閉卷） 、填空題（每空 1分，共 20 分） 1、沉積巖按結(jié)構(gòu)可分為 （ ）、（ ），其中，可作為油氣水在地下的良好儲(chǔ)層的是 （ ）， 不能儲(chǔ)存流體，但是可作為油氣藏的良好蓋層的是（ ）。 2 、為了精確描述巖石的復(fù)雜蠕變規(guī)律，許多學(xué)者定義了一些基本變形單元，它們是（ ）、（ ）、 （ ）。 3、在水力壓裂的加壓過程中， 井眼的切向或垂向的有效應(yīng)力可能變成拉應(yīng)力， 當(dāng)此拉應(yīng)力達(dá)到地層的 （ ） 時(shí)，井眼發(fā)生破裂。此時(shí)的壓力稱為（ ）。當(dāng)裂縫擴(kuò)展到（ ）倍的井眼直徑后停泵，并關(guān)閉液壓系 ）。如果圍巖滲透性 統(tǒng)，形成（ ），當(dāng)井壁形成裂縫后，圍巖被進(jìn)一步連續(xù)地劈開的壓力稱為（ 很好，

2、停泵后裂縫內(nèi)的壓力將逐漸衰減到（ ）。 4、通常情況下， 巖石的峰值應(yīng)力及彈性模量隨著應(yīng)變率降低而 ），而破壞前應(yīng)變則隨著應(yīng)變率降低而 （ ）。 5、一般可將蠕變變形分成三個(gè)階段：第一蠕變階段或稱（ 變階段或稱（ ）。但蠕變并一定都出現(xiàn)這三個(gè)階段。 ）；第二蠕變階段或稱（ ）；第三蠕 6、如果將巖石作為彈性體看待，表征其變形性質(zhì)的基本指標(biāo)是（ ）和（ ）。 、選擇題（每題 2分，共 10 分） 1、格里菲斯強(qiáng)度準(zhǔn)則不能作為巖石的宏觀破壞準(zhǔn)則的原因是（ A 、該準(zhǔn)則不是針對(duì)巖石材料的破壞準(zhǔn)則 B、該準(zhǔn)則沒有考慮巖石的非均質(zhì)的特性 C、該準(zhǔn)則忽略了巖石中裂隙的相互影響 2、在地下，巖石所受到的應(yīng)力

3、一般為（）。 A、拉應(yīng)力B、壓應(yīng)力C、剪應(yīng)力 3、一般情況下，巖石的抗拉強(qiáng)度（）抗壓強(qiáng)度。 A、等于B、小于C、大于 4、地層坍塌壓力越高，井壁越（）。 A、穩(wěn)定B、不穩(wěn)定C、無(wú)關(guān) 5、初始地應(yīng)力主要包括（） A 、自重應(yīng)力和殘余應(yīng)力 B 、構(gòu)造應(yīng)力和殘余應(yīng)力 C、自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力 三、判斷改錯(cuò)題（每題 2分，共 10 分） 1、巖石中的孔隙和裂隙越多，巖石的力學(xué)性質(zhì)越好。 2、巖石在常溫常壓下的變形特征與深層一致。 3、圍壓越高，巖石的變形能力越大。 4、巖石的力學(xué)性質(zhì)主要是指巖石的變形特征和強(qiáng)度特征。 5、巖石應(yīng)力應(yīng)變的全過程曲線可以通過在常規(guī)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)得到。 四、名詞解釋

4、（每題 3 分，共 15分） 1、巖石力學(xué) 2、蠕變 3、原地應(yīng)力 4、壓力溶解 5、滯彈性應(yīng)變恢復(fù)法 五、簡(jiǎn)答題（每題 5分，共 20 分） 1、三軸壓機(jī)中，為什么要對(duì)實(shí)驗(yàn)巖心進(jìn)行密封包裹？ 2、簡(jiǎn)述巖石的庫(kù)侖 -納維爾準(zhǔn)則？ 3、簡(jiǎn)述單軸應(yīng)力作用下典型應(yīng)力應(yīng)變曲線四個(gè)階段的含義。 4、為了精確描述巖石的復(fù)雜蠕變規(guī)律，許多學(xué)者定義了一些基本變形單元,分別為彈性元件（彈簧） 、粘性元件 （阻尼器）和塑性元件（摩擦塊） 。將上述基本元件采用不同的組合方式可得到三種不同模型，寫出這三種模型 并給出這三種模型的元件組合方式。 六、計(jì)算題（共 25 分） 1、（10分）設(shè)某花崗巖埋深1000米，其上復(fù)

5、蓋地層的平均容重為Y26KN/m 3，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比 尸0.25。試求該花崗巖在自重作用下的初始垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力。 2、（15 分）如果知道了地下巖石某一點(diǎn)的平面應(yīng)力狀態(tài)如下： 20MPa , y 10MPa , xy 10MPa 1 ） 畫出應(yīng)力莫爾圓； 2） 計(jì)算 1 max 巖石力學(xué)試卷（參考答案） 、填空題（ 20 分，每空 1 分） 1、沉積巖按結(jié)構(gòu)可分為（碎屑沉積巖） 、（結(jié)晶沉積巖） ，其中，可作為油氣水在地下的良好儲(chǔ)層的是（碎屑沉積 巖），不能儲(chǔ)存流體，但是可作為油氣藏的良好蓋層的是（結(jié)晶沉積巖） 。 2、為了精確描述巖石的復(fù)雜蠕變規(guī)律，許多學(xué)者定義了一些基本變形

6、單元，它們是（線彈性元件（彈簧）、（粘 性元件（阻尼器） ）、（塑性元件（摩擦塊） ）。 3、在水力壓裂的加壓過程中，井眼的切向或垂向的有效應(yīng)力可能變成拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力達(dá)到地層的（抗拉強(qiáng) 度）時(shí)，井眼發(fā)生破裂。此時(shí)的壓力稱為（破裂壓力） 。當(dāng)裂縫擴(kuò)展到（ 3）倍的井眼直徑后停泵，并關(guān)閉液壓系 統(tǒng)，形成（“瞬時(shí)停泵”壓力Ps）,當(dāng)井壁形成裂縫后，圍巖被進(jìn)一步連續(xù)地劈開的壓力稱為（傳播壓力Ppro）。 如果圍巖滲透性很好，停泵后裂縫內(nèi)的壓力將逐漸衰減到（地層孔隙壓力 4、通常情況下,巖石的峰值應(yīng)力及彈性模量隨著應(yīng)變率降低而（下降） 加）。 Pp）。 ,而破壞前應(yīng)變則隨著應(yīng)變率降低而（增 5、一般

7、可將蠕變變形分成三個(gè)階段：第一蠕變階段或稱（過渡蠕變階段） 第三蠕變階段或稱（加速蠕變階段） 。但蠕變并一定都出現(xiàn)這三個(gè)階段。 ；第二蠕變階段或稱（穩(wěn)定蠕變階段） 6、如果將巖石作為彈性體看待,表征其變形性質(zhì)的基本指標(biāo)是 （彈性模量 ） 和（ 泊松比 ） 。 、選擇題（ 10 分,每題 2 分） 1、格里菲斯強(qiáng)度準(zhǔn)則不能作為巖石的宏觀破壞準(zhǔn)則的原因是（C ） A 、該準(zhǔn)則不是針對(duì)巖石材料的破壞準(zhǔn)則 B、該準(zhǔn)則沒有考慮巖石的非均質(zhì)的特性 C、該準(zhǔn)則忽略了巖石中裂隙的相互影響 2、在地下,巖石所受到的應(yīng)力一般為（B ）。 A、拉應(yīng)力B、壓應(yīng)力 3、一般情況下,巖石的抗拉強(qiáng)度（ B A 、等于B 、

8、小于 C、剪應(yīng)力 ）抗壓強(qiáng)度。 C、大于 4、地層坍塌壓力越高,井壁越（B ）。 A、穩(wěn)定B、不穩(wěn)定C、無(wú)關(guān) 5、初始地應(yīng)力主要包括（ C ） A 、自重應(yīng)力和殘余應(yīng)力 B 、構(gòu)造應(yīng)力和殘余應(yīng)力 C、自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力 三、判斷改錯(cuò)題（ 10 分,每題 2分） 1、巖石中的孔隙和裂隙越多,巖石的力學(xué)性質(zhì)越好。 X。把“越好”改為“越差” 2、巖石在常溫常壓下的變形特征與深層一致。 X。把“一致”改為“不一致”。 3、圍壓越高,巖石的變形能力越大。 Vo 4、巖石的力學(xué)性質(zhì)主要是指巖石的變形特征和強(qiáng)度特征。 5、巖石應(yīng)力應(yīng)變的全過程曲線可以通過在常規(guī)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)得到。 X。改成常規(guī)試

9、驗(yàn)機(jī)改成剛性試驗(yàn)機(jī)或者改成巖石應(yīng)力應(yīng)變的全過程曲線不能通過在常規(guī)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行單軸壓縮 試驗(yàn)得到。 四、名詞解釋（每題3分，共15分） 1、巖石力學(xué) 巖石力學(xué)是研究巖石和巖體力學(xué)性能的理論和應(yīng)用的科學(xué)，它是力學(xué)的一個(gè)分支， 是探討巖石和巖體對(duì)其周 圍物理環(huán)境中力場(chǎng)的反應(yīng)。 2、蠕變 巖石在恒定載荷持續(xù)作用下，其變形隨時(shí)間逐漸緩慢地增長(zhǎng)現(xiàn)象稱為蠕變（Creep）。 3、原地應(yīng)力 原地應(yīng)力指鉆井、油氣開采等活動(dòng)進(jìn)行之前，地層中地應(yīng)力的原始大小。 4、壓力溶解 壓力溶解簡(jiǎn)稱壓溶， 是多晶體在壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生物質(zhì)擴(kuò)散遷移的一種方式。在非靜力應(yīng)力條件下，由于多 晶體中正應(yīng)力隨顆粒邊界的方位而變化，因而，在

10、不同方位晶面上溶解度也不相同。晶粒邊界間的正應(yīng)力梯度產(chǎn) 生的化學(xué)勢(shì)梯度，驅(qū)動(dòng)物質(zhì)從高應(yīng)力邊界向低應(yīng)力邊界擴(kuò)散。 5、滯彈性應(yīng)變恢復(fù)法 滯彈性應(yīng)變恢復(fù)法是利用巖石的彈性后效，從現(xiàn)場(chǎng)取出巖心后， 當(dāng)巖心的恢復(fù)應(yīng)變穩(wěn)定后，測(cè)量巖心不同方 位的應(yīng)變釋放量，這種應(yīng)變?cè)黾涌梢匝永m(xù)幾十個(gè)小時(shí)，被稱為滯彈性應(yīng)變恢復(fù)。 五、簡(jiǎn)答題（20分，每題5分） 1、三軸壓機(jī)中，為什么要對(duì)實(shí)驗(yàn)巖心進(jìn)行密封包裹？ 由于施加圍壓的介質(zhì)是流體。不對(duì)實(shí)驗(yàn)巖心進(jìn)行密封包裹，流體就會(huì)充滿實(shí)驗(yàn)巖心，使得巖心在圍壓方向上的有 效圍壓為零。所以要對(duì)實(shí)驗(yàn)巖心進(jìn)行密封包裹。 2、簡(jiǎn)述巖石的庫(kù)侖-納維爾準(zhǔn)則？ 庫(kù)倫一納維爾破壞準(zhǔn)則是：f 0 f

11、n （ 3分） f為巖石剪切面的抗剪強(qiáng)度；0為巖石固有剪切強(qiáng)度，它與粘聚力C相當(dāng)，f n為剪切面上的摩擦阻力， 而n為剪切面上的正應(yīng)力；f為巖石內(nèi)摩擦系數(shù) f tg 。 這個(gè)準(zhǔn)則認(rèn)為巖石沿某一面發(fā)生剪切破裂，不僅與該面上剪切力大小有關(guān)，而且與該面的正應(yīng)力有關(guān)。 巖石并不沿著最大剪應(yīng)力作用面產(chǎn)生破壞，而是沿著其剪應(yīng)力與正應(yīng)力達(dá)到最不利組合的某一面產(chǎn)生破裂。 （2分） 3、簡(jiǎn)述單軸應(yīng)力作用下典型應(yīng)力應(yīng)變曲線四個(gè)階段的含義。 第一個(gè)階段為裂隙閉合的階段；（1分） 第二個(gè)階段為彈性變形階段；（1.5分） 第三個(gè)階段為微破裂階段；（1.5分） 第四個(gè)階段為破裂階段。（1分） 4、 為了精確描述巖石的復(fù)雜蠕變規(guī)律，許多學(xué)者定義了一些基本變形單元，分別為彈性元件（彈簧）、粘性元件 （阻尼器）和塑性元件（摩擦塊）。將上述基本元件采用不同的組合方式可得到三種不同模型，寫出這三種模型 并給出這三種模型的元件組合方式。 麥克斯韋爾模型彈簧和阻尼器串聯(lián)而成 凱爾文模型彈簧和阻尼器并聯(lián)而成 柏格斯模型麥克斯韋爾模型和凱爾文模型串聯(lián)而成 六、計(jì)算題（共25分） 1、設(shè)某花崗巖埋深1000米，其上復(fù)蓋地層的平均容重為 尸26KN/m 3，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比 (i=0.25。 試求該花崗巖在自重作用下的初始垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力。(10分) 該花崗巖在自重作用下的初始垂直應(yīng)力和