巖石力學試題及答案

1、巖石力學試卷（閉卷） 、填空題（每空 1分，共 20 分） 1、沉積巖按結構可分為 （ ）、（ ），其中，可作為油氣水在地下的良好儲層的是 （ ）， 不能儲存流體，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雜蠕變規(guī)律，許多學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力可能變成拉應力， 當此拉應力達到地層的 （ ） 時，井眼發(fā)生破裂。此時的壓力稱為（ ）。當裂縫擴展到（ ）倍的井眼直徑后停泵，并關閉液壓系 ）。如果圍巖滲透性 統(tǒng)，形成（ ），當井壁形成裂縫后，圍巖被進一步連續(xù)地劈開的壓力稱為（ 很好，

2、停泵后裂縫內的壓力將逐漸衰減到（ ）。 4、通常情況下， 巖石的峰值應力及彈性模量隨著應變率降低而 ），而破壞前應變則隨著應變率降低而 （ ）。 5、一般可將蠕變變形分成三個階段：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，表征其變形性質的基本指標是（ ）和（ ）。 、選擇題（每題 2分，共 10 分） 1、格里菲斯強度準則不能作為巖石的宏觀破壞準則的原因是（ A 、該準則不是針對巖石材料的破壞準則 B、該準則沒有考慮巖石的非均質的特性 C、該準則忽略了巖石中裂隙的相互影響 2、在地下，巖石所受到的應力

3、一般為（）。 A、拉應力B、壓應力C、剪應力 3、一般情況下，巖石的抗拉強度（）抗壓強度。 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、無關 5、初始地應力主要包括（） A 、自重應力和殘余應力 B 、構造應力和殘余應力 C、自重應力和構造應力 三、判斷改錯題（每題 2分，共 10 分） 1、巖石中的孔隙和裂隙越多，巖石的力學性質越好。 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、巖石的力學性質主要是指巖石的變形特征和強度特征。 5、巖石應力應變的全過程曲線可以通過在常規(guī)試驗機上進行單軸壓縮試驗得到。 四、名詞解釋

4、（每題 3 分，共 15分） 1、巖石力學 2、蠕變 3、原地應力 4、壓力溶解 5、滯彈性應變恢復法 五、簡答題（每題 5分，共 20 分） 1、三軸壓機中，為什么要對實驗巖心進行密封包裹？ 2、簡述巖石的庫侖 -納維爾準則？ 3、簡述單軸應力作用下典型應力應變曲線四個階段的含義。 4、為了精確描述巖石的復雜蠕變規(guī)律，許多學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、計算題（共 25 分） 1、（10分）設某花崗巖埋深1000米，其上復

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力和水平應力。 2、（15 分）如果知道了地下巖石某一點的平面應力狀態(tài)如下： 20MPa , y 10MPa , xy 10MPa 1 ） 畫出應力莫爾圓； 2） 計算 1 max 巖石力學試卷（參考答案） 、填空題（ 20 分，每空 1 分） 1、沉積巖按結構可分為（碎屑沉積巖） 、（結晶沉積巖） ，其中，可作為油氣水在地下的良好儲層的是（碎屑沉積 巖），不能儲存流體，但是可作為油氣藏的良好蓋層的是（結晶沉積巖） 。 2、為了精確描述巖石的復雜蠕變規(guī)律，許多學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力可能變成拉應力，當此拉應力達到地層的（抗拉強 度）時，井眼發(fā)生破裂。此時的壓力稱為（破裂壓力） 。當裂縫擴展到（ 3）倍的井眼直徑后停泵，并關閉液壓系 統(tǒng)，形成（“瞬時停泵”壓力Ps）,當井壁形成裂縫后，圍巖被進一步連續(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,巖石的峰值應力及彈性模量隨著應變率降低而（下降） 加）。 Pp）。 ,而破壞前應變則隨著應變率降低而（增 5、一般

7、可將蠕變變形分成三個階段：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,表征其變形性質的基本指標是 （彈性模量 ） 和（ 泊松比 ） 。 、選擇題（ 10 分,每題 2 分） 1、格里菲斯強度準則不能作為巖石的宏觀破壞準則的原因是（C ） A 、該準則不是針對巖石材料的破壞準則 B、該準則沒有考慮巖石的非均質的特性 C、該準則忽略了巖石中裂隙的相互影響 2、在地下,巖石所受到的應力一般為（B ）。 A、拉應力B、壓應力 3、一般情況下,巖石的抗拉強度（ B A 、等于B 、

8、小于 C、剪應力 ）抗壓強度。 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、無關 5、初始地應力主要包括（ C ） A 、自重應力和殘余應力 B 、構造應力和殘余應力 C、自重應力和構造應力 三、判斷改錯題（ 10 分,每題 2分） 1、巖石中的孔隙和裂隙越多,巖石的力學性質越好。 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、巖石的力學性質主要是指巖石的變形特征和強度特征。 5、巖石應力應變的全過程曲線可以通過在常規(guī)試驗機上進行單軸壓縮試驗得到。 X。改成常規(guī)試

9、驗機改成剛性試驗機或者改成巖石應力應變的全過程曲線不能通過在常規(guī)試驗機上進行單軸壓縮 試驗得到。 四、名詞解釋（每題3分，共15分） 1、巖石力學 巖石力學是研究巖石和巖體力學性能的理論和應用的科學，它是力學的一個分支， 是探討巖石和巖體對其周 圍物理環(huán)境中力場的反應。 2、蠕變 巖石在恒定載荷持續(xù)作用下，其變形隨時間逐漸緩慢地增長現(xiàn)象稱為蠕變（Creep）。 3、原地應力 原地應力指鉆井、油氣開采等活動進行之前，地層中地應力的原始大小。 4、壓力溶解 壓力溶解簡稱壓溶， 是多晶體在壓應力作用下產生物質擴散遷移的一種方式。在非靜力應力條件下，由于多 晶體中正應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。晶粒邊界間的正應力梯度產 生的化學勢梯度，驅動物質從高應力邊界向低應力邊界擴散。 5、滯彈性應變恢復法 滯彈性應變恢復法是利用巖石的彈性后效，從現(xiàn)場取出巖心后， 當巖心的恢復應變穩(wěn)定后，測量巖心不同方 位的應變釋放量，這種應變增加可以延續(xù)幾十個小時，被稱為滯彈性應變恢復。 五、簡答題（20分，每題5分） 1、三軸壓機中，為什么要對實驗巖心進行密封包裹？ 由于施加圍壓的介質是流體。不對實驗巖心進行密封包裹，流體就會充滿實驗巖心，使得巖心在圍壓方向上的有 效圍壓為零。所以要對實驗巖心進行密封包裹。 2、簡述巖石的庫侖-納維爾準則？ 庫倫一納維爾破壞準則是：f 0 f

11、n （ 3分） f為巖石剪切面的抗剪強度；0為巖石固有剪切強度，它與粘聚力C相當，f n為剪切面上的摩擦阻力， 而n為剪切面上的正應力；f為巖石內摩擦系數(shù) f tg 。 這個準則認為巖石沿某一面發(fā)生剪切破裂，不僅與該面上剪切力大小有關，而且與該面的正應力有關。 巖石并不沿著最大剪應力作用面產生破壞，而是沿著其剪應力與正應力達到最不利組合的某一面產生破裂。 （2分） 3、簡述單軸應力作用下典型應力應變曲線四個階段的含義。 第一個階段為裂隙閉合的階段；（1分） 第二個階段為彈性變形階段；（1.5分） 第三個階段為微破裂階段；（1.5分） 第四個階段為破裂階段。（1分） 4、 為了精確描述巖石的復雜蠕變規(guī)律，許多學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、計算題（共25分） 1、設某花崗巖埋深1000米，其上復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力和水平應力。(10分) 該花崗巖在自重作用下的初始垂直應力和