中國(guó)石油大學(xué)巖石力學(xué)模擬精彩試題

1/39word《巖石力學(xué)》練習(xí)題一、名詞解釋分支，是探討巖石和巖體對(duì)其四周物理環(huán)境中力場(chǎng)的反響。靜水壓力；其數(shù)值與該處上覆巖石的總重量相等，稱為靜巖壓力，其大小可用P=ρghPhρ〕與平均重力加速度〔g〕的乘積。二、簡(jiǎn)答題巖石具有哪三種特性？理以至于斷層等不連續(xù)面；③各向異性。怎樣理解巖石的多相體？所以巖石是多相體。巖石力學(xué)的簡(jiǎn)單性表現(xiàn)在什么地方？強(qiáng)度比較小；⑷地下水的影響；⑸風(fēng)化；⑹巖體外載的不確定。鉆井中有哪些問(wèn)題與巖石力學(xué)有關(guān)？括巖石的剪切破壞與抗壓破壞等。一、選擇題1、在地下，巖石所受到的應(yīng)力一般為〔BwordA、拉應(yīng)力 B、壓應(yīng)力 C、剪應(yīng)力二、名詞解釋1、什么是面力？什么是體力？所謂面力指的是作用在物體外表上的力，如壓力、摩擦力等。2、什么是正應(yīng)力？什么是剪應(yīng)力？面的面積得到的值就是剪應(yīng)力值。三、簡(jiǎn)答題1、應(yīng)力的正負(fù)是怎樣規(guī)定的？為正，反之為負(fù)。2、一個(gè)點(diǎn)的平衡狀態(tài)需滿足哪兩個(gè)平衡？3、怎么理解受力單元體？找到受力單元體破壞的方位，從而對(duì)整體巖石的破壞進(jìn)展分析。4、應(yīng)力的兩個(gè)下標(biāo)各表示什么含義？向。由于正應(yīng)力的兩個(gè)下標(biāo)一樣，所以可用一個(gè)下標(biāo)來(lái)表示。5、畫出二維應(yīng)力受力體的受力圖。所謂二維應(yīng)力狀態(tài)，是指與第三角標(biāo)有關(guān)的應(yīng)力重量皆為零的狀態(tài)，即33=32=31=0這也就是通常所指的平面應(yīng)力狀態(tài)。word6、什么是剪應(yīng)力互等定理？方向相反。7、什么是主應(yīng)力和主平面？正應(yīng)力稱為主應(yīng)力，主應(yīng)力所在的平面稱為主平面。8、什么是莫爾應(yīng)力圓？莫爾應(yīng)力圓由莫爾〔Mohr1914年提出。以正應(yīng)力〔σ〕和剪應(yīng)力〔τ〕為直角坐標(biāo)系的圓上各點(diǎn)表示點(diǎn)在不同方位上的應(yīng)力狀態(tài)。其圓心為［(σ1+σ3)/2,0(σ1-σ3)/2，與σ軸交于兩點(diǎn)，即σ1和σ3。不同的應(yīng)力狀態(tài)可用一系列的圓來(lái)表示。四、計(jì)算題1、假設(shè)知道了地下巖石某一點(diǎn)的平面應(yīng)力狀態(tài)如下： 20MPa,x 10MPa,y

10MPa畫出應(yīng)力莫爾圓；1

,max應(yīng)力莫爾圓τ3/39 σwordword4/3912122y2xxyyx122010210102max

r

11.2(MPa)xY xY1 2

r

20102

11.226.2(MPa)2、假設(shè)知道了地下巖石某一點(diǎn)的平面應(yīng)力狀態(tài)如下： 20MPa,x 10MPa,y

10MPa〔1〕畫出應(yīng)力莫爾圓；〔2〕計(jì)算 ,1

,2 maxτσ解：(1)τσ1212 22xyxyyx122010210102max

r

11.2(MPa)xY xY1 2

r

20102

11.226.2(MPa) x 2 2

r

201011.23.8(MPa)2其次章巖石組成與巖石物理性質(zhì)一、填空題1二、選擇題1、如下關(guān)于孔隙度的大小排列正確的答案是〔C〕>流淌孔隙度>連通孔隙度B、流淌孔隙度>連通孔隙度>確定孔隙度C、確定孔隙度>連通孔隙度>流淌孔隙度D〕A脆性材料B延性材料C堅(jiān)硬材料D脆性材料，但圍壓較大時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)延性特征33C〕。巖體的強(qiáng)度和彈性模量與試件的尺寸沒(méi)有什么關(guān)系巖體的強(qiáng)度和彈性模量隨試件的增大而增大的現(xiàn)象巖體的強(qiáng)度和彈性模量隨試件的增大而削減的現(xiàn)象三、推斷改錯(cuò)題微孔隙和裂隙屬于次生孔隙?！痢０选捌渲形⒖紫定暩臑椤捌渲腥芪g孔隙〞。2、巖石分為沉積巖、變質(zhì)巖、火成巖三類，化石存在于這三類巖石中。×。把“這三類巖石〞改為“沉積巖〞。3、以下三種孔隙度的關(guān)系為：確定孔隙度〉連通孔隙度〉流淌孔隙度?！獭?4、巖體的滲透率是表征巖體介質(zhì)特征的函數(shù)，與流體性質(zhì)無(wú)關(guān)。√四、名詞解釋1、重力密度是指單位體積中巖石的重量，通常簡(jiǎn)稱為重度。這個(gè)指標(biāo)通常kN/m3。2、巖石的孔隙比和孔隙度

與固體體積Vs之比。其公式為e VvVvsΦVvV的比值，以百分率表示。其公式為

V V

〔%〕孔隙比和孔隙率存在如下關(guān)系：e 13、巖石的滲透性了巖石中裂隙間相互連通的程度。4、巖石由石英、長(zhǎng)石、和云母顆粒組成的。5、砂巖的雙孔隙砂巖的雙孔隙包括原生孔隙和次生孔隙。6、巖石的粒度組成巖石的粒度組成是指構(gòu)成巖石的各種大小不同的顆粒含量，以百分?jǐn)?shù)表示。7、巖石的比外表積五、簡(jiǎn)答題1、依據(jù)孔隙度值來(lái)劃分或評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層，其標(biāo)準(zhǔn)是什么？依據(jù)孔隙度值來(lái)劃分或評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層，其標(biāo)準(zhǔn)是：φ<5% 極差儲(chǔ)層5%<φ<10% 差儲(chǔ)層10%<φ<20% φ>20% 特好儲(chǔ)層2、怎樣判別侵入巖和噴出巖？顆粒的粗細(xì)來(lái)判別侵入巖和噴出巖。3、沉積巖是經(jīng)過(guò)哪些作用形成的？結(jié)晶、交代作用形成的。4、什么是巖石的變質(zhì)作用？之為變質(zhì)過(guò)程，相應(yīng)的這一作用叫做變質(zhì)作用。5、什么是成巖旋回？三類巖石之間可以相互轉(zhuǎn)變。成巖旋回圖6、巖石的物理性質(zhì)主要由哪三個(gè)方面的因素打算的？一般說(shuō)來(lái)，巖石的物理性質(zhì)主要由三個(gè)方面的因素打算：飽和狀態(tài)和孔隙流體的性質(zhì)等；的裂隙和其它不連續(xù)界面等；第三，巖石所處的熱力學(xué)環(huán)境，包括溫度、壓力和地應(yīng)力場(chǎng)等。7、什么是沉積巖的碎屑構(gòu)造？舉例說(shuō)明結(jié)物有鈣質(zhì)、硅質(zhì)、泥質(zhì)等，像砂巖等。8、什么是沉積巖的結(jié)晶構(gòu)造？舉例說(shuō)明word列構(gòu)造，原生孔隙小，如碳酸鹽巖、鹽膏巖等。9、什么是變質(zhì)巖的片狀構(gòu)造？造成的明暗礦物間互帶，如片麻巖。10、碎屑沉積巖不同膠結(jié)物的膠結(jié)強(qiáng)度是怎樣一個(gè)挨次？六、計(jì)算題1cm的礦物效應(yīng)。1mm2mm1個(gè)礦物小球：4

1323

10.520.4848%SSA

412 1.57(mm2/mm3)23 22cm的正方體，正1個(gè)礦物小球：4

13323

10.520.4848%SSA

412 1.57(cm2/cm3)0.157mm2/mm323 2第三章巖石的力學(xué)性質(zhì)與其影響因素一、填空題8/39wordword10/392、假設(shè)將巖石作為彈性體對(duì)待，表征其變形性質(zhì)的根本參數(shù)是〔彈性模量〕和3、當(dāng)巖石孔隙度增大時(shí)，巖石強(qiáng)度〔降低4、巖石的破壞取決于物理環(huán)境，包括〔圍壓、溫度、應(yīng)變率、中間主應(yīng)力與孔壓強(qiáng)度(小)，彈性模量(小)。二、選擇題1、圍壓增加，巖石的彈性模量〔A 。A、增大 B、減小 不變2、巖石的峰值強(qiáng)度隨圍壓的增加而〔A。A、增大 B、減小 C、不變3、巖石的變形力量越大，巖石的〔B A、脆性 B、塑性 剛性4、剪脹(或擴(kuò)容)表示〔D〕B裂縫漸漸閉合的一種現(xiàn)象C裂縫漸漸漲開的一種現(xiàn)象5、剪脹(或擴(kuò)容)發(fā)生的緣由是〔D〕A巖石內(nèi)部裂隙閉合引起的 B壓應(yīng)力過(guò)大引起的C巖石的強(qiáng)度大小引起的 6、巖石的抗壓強(qiáng)度隨著圍巖的增大〔A〕A而增大 B而減小 C保持不變 D會(huì)發(fā)生突變77、如下那個(gè)不是水對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響〔A〕。A.連接作用B.潤(rùn)滑作用C.孔隙水壓力作用D.弱化作用在巖石抗壓試驗(yàn)中，假設(shè)加載速率增大，如此巖石的抗壓強(qiáng)度〔A〕A增大 B減小 C不變 D無(wú)法推斷10、巖石的本構(gòu)關(guān)系是指C)。應(yīng)變－時(shí)間關(guān)系應(yīng)力－時(shí)間關(guān)系D.應(yīng)力－應(yīng)變－時(shí)間關(guān)系線模量和切線模量計(jì)算時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力取值為〔B〕AσB/2 Bσ10、巖石的本構(gòu)關(guān)系是指C)。應(yīng)變－時(shí)間關(guān)系應(yīng)力－時(shí)間關(guān)系D.應(yīng)力－應(yīng)變－時(shí)間關(guān)系11、在應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^(guò)程變化曲線的四個(gè)階段中，應(yīng)變硬化現(xiàn)象發(fā)生在哪一階段C〕B、線彈性變化階段C、微裂開階段D、破壞階段1、在圍壓肯定的條件下，孔隙壓力越高，巖石的變形越大。√。22A〕×?！帮@著減小〞改為“增大〞。3、圍壓越高，巖石的變形力量越大?！?。4、圍壓用來(lái)描述巖石在地下所受的壓力環(huán)境。√。5、圍壓增加，巖石的彈性模量增大。√。66、巖石中的孔隙和裂隙越多，巖石的力學(xué)性質(zhì)越好?！睞〕×。把“越好〞改為“越差〞×。把“越好〞改為“越差〞7200℃下的力學(xué)性質(zhì)根本全都?！痢０选案救绩暩臑椤安蝗绩?。8、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?！獭?、巖石在常溫常壓下的變形特征與深層全都?！痢０选叭绩暩臑椤安蝗绩?。10、巖石應(yīng)力應(yīng)變的全過(guò)程曲線可以通過(guò)在常規(guī)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)展單軸壓縮試驗(yàn)得到。過(guò)在常規(guī)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)展單軸壓縮試驗(yàn)得到。四、名詞解釋1、巖石的本構(gòu)方程的關(guān)系。2、巖石的彈性參數(shù)這種形變叫彈性形變。巖石的楊氏彈性模量〔EG積模量〔K〕和泊松比〔ν〕等是描述巖石彈性形變、衡量巖石抵抗變形力量和程度的主要參數(shù)。巖石最根本的彈性參數(shù)是彈性模量與泊松比。3、巖石的靜態(tài)彈性參數(shù)靜態(tài)泊松比，統(tǒng)稱靜態(tài)彈性參數(shù)。4、巖石的動(dòng)態(tài)彈性參數(shù)彈性模量和泊松比不僅可以依據(jù)巖樣在施加載荷條件下的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系稱動(dòng)態(tài)彈性參數(shù)。5、巖石的楊氏模量和剛性模量F AL LAF AL LE E G6、巖石的體積模量和壓縮模量Q，靜巖壓力增量與體積應(yīng)變的比值為體積模量。P PKQ1 2 3巖石的壓縮模量就是巖石的體積模量的倒數(shù)。7、巖石的泊松比泊松比〔ν〕表示為橫向相對(duì)伸長(zhǎng)與縱向相對(duì)壓縮之比。設(shè)長(zhǎng)為L(zhǎng)，直徑為ddLLdddLL 8、應(yīng)變硬化在巖石力學(xué)中將B點(diǎn)的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力。卸載后再重加載，如此沿曲R點(diǎn)以后隨著CR點(diǎn)以后再卸載又會(huì)BR點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變硬化。word9、巖石的剪脹(或擴(kuò)容)非彈性變形，這種現(xiàn)象稱為擴(kuò)容。10、應(yīng)變軟化的要小，即應(yīng)變后巖石變軟的現(xiàn)象。11、巖石的抗壓強(qiáng)度所需要的應(yīng)力。又可分為巖石的單軸抗壓強(qiáng)度和三軸抗壓強(qiáng)度。12、有效應(yīng)力Terzaghi(1933)分析飽和土?xí)r首先提出孔隙壓力與有效應(yīng)力的概念。P(假設(shè)孔隙水不能自由排出)。所以飽和土中任一點(diǎn)應(yīng)力為：”P有效應(yīng)力為：

五、簡(jiǎn)答題1、圍壓對(duì)巖石性質(zhì)有什么影響？①隨著圍壓的增加，巖石漸漸從脆性轉(zhuǎn)化為延性。13/39word加大，巖石的剩余強(qiáng)度漸漸增加，直到產(chǎn)生延性流淌。10％以上。性模量與泊松系數(shù)等都有肯定程度的提高。2、溫度對(duì)巖石性質(zhì)有什么影響？強(qiáng)度均要降低，其影響程度隨著巖石種類與受力狀態(tài)的不同而各異。使晶粒面簡(jiǎn)潔產(chǎn)生滑移。③隨著溫度上升，巖石的彈性模量值漸漸減小。3、應(yīng)變率對(duì)巖石性質(zhì)有什么影響？(dε/dt)表示。而破壞前應(yīng)變?nèi)绱穗S著應(yīng)變率降低而增加。彈性模量隨著應(yīng)變率增加而增大。5、推斷脆性破壞和延性破壞的標(biāo)準(zhǔn)是什么？3％以下可作為脆性破壞，5％以上作為延性破壞，3-5％為過(guò)渡狀況。6、三軸壓機(jī)中，為什么要對(duì)試驗(yàn)巖心進(jìn)展密封包裹？由于施加圍壓的介質(zhì)是流體。不對(duì)試驗(yàn)巖心進(jìn)展密封包裹，流體就會(huì)布滿試驗(yàn)裹。7、試分段說(shuō)明典型巖石應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線的根本特征。14/39word石應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線一般可以分為四個(gè)階段來(lái)描述其性質(zhì)：裂隙在外力作用下發(fā)生閉合所致。②AB階段，彈性變形階段。這一階段的應(yīng)力－應(yīng)變曲線根本呈直線。③BC階段，微裂開階段。當(dāng)應(yīng)力值超出屈服應(yīng)力之后，隨著應(yīng)力的增大曲逆的塑性變形。階段，為裂開階段。雖然此時(shí)已超出了峰值應(yīng)力，但巖石仍具有肯定象。8、剛性壓機(jī)有什么優(yōu)點(diǎn)？應(yīng)力后的變形特性。六、計(jì)算題1、某地層巖樣做單軸強(qiáng)度試驗(yàn)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線如以下圖，巖樣的直徑為50mm，試確定此巖心的楊氏模量、體積模量和泊松比？ 100E

1667(MPa)6%P PK

10000 3

1667(MPa)Q 1 2 3

0.060.020.02

15/39wordword16/39RA

2%6%

0.332、在試驗(yàn)室中，3小時(shí)完成巖石試樣10%的應(yīng)變，請(qǐng)計(jì)算應(yīng)變率是多少？假設(shè)1年又是多少？d 10%

/sdt 33600

d 10% 10% 3.1109/sdt 365243600 3.2107一、填空題1、巖石的力學(xué)性質(zhì)取決于組成晶體、顆粒和〔膠結(jié)物〕之間的相互作用以與諸如〔裂縫、節(jié)理、層面和較小斷層〕的存在。2、在巖體中存在大量的構(gòu)造面〔劈理、節(jié)理或斷層3、抗剪強(qiáng)度一般有兩種定義：一種是指〔試件在法向載荷作用下，巖石剪切破4〔巴西劈裂試驗(yàn)〕方法來(lái)測(cè)定巖石的抗拉強(qiáng)度，假設(shè)試件破壞時(shí)的壓力為P，圓柱巖心的直徑為d，長(zhǎng)度為l，如此試件的抗拉強(qiáng)度可用式子〔2p〕表示。dl5、在單向壓縮荷載作用下，巖石試件發(fā)生圓錐形破壞的主要緣由是〔試件兩端二、選擇題1、巖石的抗拉強(qiáng)度一般通過(guò)〔C 〕試驗(yàn)獵取。A、直接拉伸 B、三軸試驗(yàn) C、巴西試驗(yàn)2、一般狀況下，巖石的抗拉強(qiáng)度〔B 〕抗壓強(qiáng)度。A、等于 B、小于 C、大于3、庫(kù)倫-摩爾準(zhǔn)如此表征巖石的〔B〕破壞形式。A、拉伸B、剪切C、壓縮4.劈裂試驗(yàn)得出的巖石強(qiáng)度表示巖石的〔B〕A抗壓強(qiáng)度B抗拉強(qiáng)度C單軸抗拉強(qiáng)度D剪切強(qiáng)度5、格里菲斯準(zhǔn)如此認(rèn)為巖石的破壞是由于〔A〕A拉應(yīng)力引起的拉裂破壞B壓應(yīng)力引起的剪切破壞C壓應(yīng)力引起的拉裂破壞D剪應(yīng)力引起的剪切破壞6、在巖石單向抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中，巖石試件長(zhǎng)與直徑的比值h/d和試件端面與承B〕Ah/d較大，摩擦力很小 Bh/d較小，摩擦力很大Ch/d的值和摩擦力的值都較大 Dh/d的值和摩擦力的值都較小77、巖體的強(qiáng)度小于巖石的強(qiáng)度主要是由于〔A〕。巖體中含有大量的不連續(xù)面巖體中含有水巖體為非均質(zhì)材料巖石的彈性模量比巖體的大8、在缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，一般取巖石抗拉強(qiáng)度為抗壓強(qiáng)度的〔B〕A1/2-1/5 B1/10-1/50 C2-5倍 D10-50倍三、推斷改錯(cuò)題12。2〞改成“2~3〞。3、試驗(yàn)室對(duì)巖石的抗拉強(qiáng)度的獵取分為直接法和間接法兩種。其中直接法俗稱巴西劈裂試驗(yàn)法?！痢Ｖ苯臃ǜ某砷g接法四、名詞解釋1、巖石強(qiáng)度是指巖石不致產(chǎn)生破壞而能抵抗的最大應(yīng)力。2、巖石試驗(yàn)的端面效應(yīng)由于壓力機(jī)壓頭與試件端面間的摩擦大小不同，造成巖石試件裂開型式的不X性裂開；假設(shè)直接在壓力機(jī)上加載如此巖石試件呈剪切裂開或?qū)斿F形裂開。3、巴西劈裂試驗(yàn)、各向同性的彈性體，用彈性理論即可得出抗拉強(qiáng)度為： 2Pt d1d為試件直徑，1為試件厚度，P為破壞載荷。五、簡(jiǎn)答題1、分析影響巖石試件單向抗壓強(qiáng)度的主要外在因素。影響巖石試件單向抗壓強(qiáng)度的主要外在因素：①試驗(yàn)機(jī)加載端鐵板的剛度；②試件的外形；③試件的尺寸；④試件的高徑比；⑤試驗(yàn)加載速度。并指出消退這種破壞形式的根本措施。件。3、為什么承受直接法測(cè)巖石拉伸強(qiáng)度比較麻煩？word布的拉應(yīng)力狀態(tài)之中，而不使試件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)。假設(shè)試件破壞時(shí)的拉力為Pt，如此試件的抗拉強(qiáng)度Pt可用下式表示：P tPt A因此，一般承受間接法進(jìn)展拉伸破壞試驗(yàn)。5、楔形簡(jiǎn)潔剪切儀測(cè)定抗剪強(qiáng)度的原理是什么？楔形簡(jiǎn)潔剪切儀，主要裝置如如以下圖所示，將長(zhǎng)方柱體〔10×10×15cm)試件放置在剪切儀中，在壓力機(jī)上施加壓力進(jìn)展剪切破壞試驗(yàn)。簡(jiǎn)潔剪切儀裝置圖截面剪斷，一般在剪切裝置上下與壓力摩擦阻力。當(dāng)試件產(chǎn)生剪切破壞時(shí)，裂開面上的剪應(yīng)力與正應(yīng)力分別為：T

N

PcosA A N A A上式中，P為試件產(chǎn)生剪切破壞時(shí)的載荷；T為作用在剪切破壞面上的剪力；A為剪切破壞面面積；α為水平面與剪切破壞面之間的夾角。α進(jìn)展試驗(yàn)。當(dāng)剪切破壞時(shí)，對(duì)應(yīng)每一個(gè)α值可以得到一對(duì)σ與τ值，在σ~τ坐標(biāo)系中繪出不同α19/39word巖石剪切強(qiáng)度曲線6、三軸試驗(yàn)測(cè)定抗剪強(qiáng)度的原理是什么？?jī)?nèi)，施加肯定的側(cè)向壓力(σ3)，然后施加垂直壓力〔σ1可得到巖石破壞時(shí)σ1與σ3值。三軸應(yīng)力儀裝置圖1一壓力室； 2一密封裝置；3一球面底座；4一壓力輸入口；5一排氣口； 6一側(cè)向壓力；7一試件； 8一壓力機(jī)施加垂直壓力于是在σ~τ坐標(biāo)系中可畫出一個(gè)破壞應(yīng)力圓。用一樣巖石的試件進(jìn)展不同側(cè)向壓力σ3與垂直壓力σ1的破壞試驗(yàn)，這樣可得到一系列不同的σ1與σ3值，20/39word度曲線。o 三軸試驗(yàn)的剪切強(qiáng)度曲線C。六、計(jì)算題1、某均質(zhì)巖石的強(qiáng)度線 ctg，其中c=400Kpa，φ=30°。試求此巖體f在側(cè)向圍巖壓力3=200KpaRc解：〔1〕在σ-τ直角坐標(biāo)系中畫出巖石的強(qiáng)度曲線，并在軸上選取σ3=200Kpa；AIMCI；〔3〕圓CI與σB點(diǎn)，依據(jù)莫爾應(yīng)力圓的概念，線段OB長(zhǎng)度等于巖體在圍σ3Rc，可得：Rc=2000Kpa；21/39wordword24/39〔4〕連接AM線段，得α=60°，此角為巖體內(nèi)破壞面與σ3方向的夾角；〔5〕在巖體上以σ3方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)α/2，由于由σ軸轉(zhuǎn)往切點(diǎn)MSS2、某某巖的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，當(dāng) 6Mpa， 10Mpa時(shí)， 19.2Mpa，n1 n2 n1 22Mpa。該巖石作三軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)側(cè)向應(yīng)力 0時(shí)，該巖體的n2 3強(qiáng)度為 100Mpa。當(dāng)側(cè)壓應(yīng)力 6Mpa時(shí)，試求其三軸抗壓強(qiáng)度?〔20分〕c 31、計(jì)算內(nèi)摩擦角 Ctg由題意得：n1n2

n1C

tg 2219.2tgn2n1

106

0.7350n22、計(jì)算系數(shù) 1sin

n11sin350

3.73、計(jì)算三軸抗壓強(qiáng)度

1sin 1sin3501003.76122.2Mpa1 c 3一、填空題1二、選擇題1、如下爭(zhēng)論巖石彈性、塑性和粘性等力學(xué)性質(zhì)的抱負(fù)力學(xué)模型中，哪一種被稱為凱爾文模型〔C〕A彈性元件 B粘性元件C彈性元件與粘性元件并聯(lián) D彈性元件與粘性元件串聯(lián)三、名詞解釋1、巖石的蠕變巖石在恒定載荷持續(xù)作用下，其變形隨時(shí)間漸漸緩慢地增長(zhǎng)現(xiàn)象稱為蠕變。2、巖石的應(yīng)力松弛力松馳。3、巖石的滯彈性彈性后效。4、壓溶壓力溶解簡(jiǎn)稱壓溶，是多晶體在壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生物質(zhì)集中遷移的一種方在不同方位晶面上溶解度也不一樣。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)力邊界集中。四、簡(jiǎn)答題1、為了準(zhǔn)確描述巖石的簡(jiǎn)單蠕變規(guī)律，很多學(xué)者定義了一些根本變形單元，分型的元件組合方式。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2、簡(jiǎn)述蠕變與應(yīng)力松弛的區(qū)分。3、典型的蠕變曲線分為哪三個(gè)階段？5-1所示?！?〕過(guò)渡蠕變階段過(guò)渡蠕變階段是蠕變過(guò)程中的第一階段：圖5-1中的AB段。力大小而各異，可達(dá)數(shù)小時(shí)或數(shù)千小時(shí)。假設(shè)在這一階段之中〔曲線上某一點(diǎn)E〕進(jìn)展卸載，如此應(yīng)變沿著曲線EFGFG曲線表示應(yīng)變隨時(shí)間漸漸恢復(fù)為零。〔2〕穩(wěn)定蠕變階段5-1BC段。蠕變曲線近似C點(diǎn)。HIJ漸漸恢復(fù)趨近于一漸近線，加速蠕變階段5-1CDCD點(diǎn)，巖石即發(fā)生破壞。這一階段完成時(shí)間較短，嚴(yán)格地說(shuō)，這一階段可分為兩個(gè)區(qū)間：發(fā)育著延性變形但尚未引起破壞的階段(CP(PD4、表征巖石蠕變的根本元件有哪些？5、應(yīng)變硬化的微觀機(jī)制是什么？傳播—即“應(yīng)變硬化〞效應(yīng)，使晶體變脆?；ブ萍s。塑性應(yīng)變量。一、填空題二、選擇題1、格里菲斯強(qiáng)度準(zhǔn)如此不能作為巖石的宏觀破壞準(zhǔn)如此的緣由是〔C 〕B、該準(zhǔn)如此沒(méi)有考慮巖石的非均質(zhì)的特性C、該準(zhǔn)如此無(wú)視了巖石中裂隙的相互影響面與最大主應(yīng)力作用方向的夾角為〔B〕A45° B45°+φ/2 C45°－φ/2 D60°3、依據(jù)格里菲斯強(qiáng)度理論，脆性巖體破壞主要緣由是〔A〕A受拉破壞 B受壓破壞 C彎曲破壞 三、推斷改錯(cuò)題word1、依據(jù)庫(kù)倫——納維爾破壞準(zhǔn)如此裂開面外法線方向與最大主應(yīng)力之間的夾角為45O 。2 45O×。

45O2改為 2四、名詞解釋1、什么是八面體？每個(gè)面都是一個(gè)等邊三角形。正如立方體一樣，八面體的這八個(gè)面均為全等的正多邊形。這些多邊形相接的角和邊在各處均為一樣。正是由于存在這樣的規(guī)如此性，所以各個(gè)多邊形所在的平面消滅的可能性均等。以σ1、σ2、σ3的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的幾何空間，稱為主向空間。在主向空間xyzxy平面以下，即z的負(fù)方向〕也可構(gòu)成四個(gè)主平面，共有八個(gè)。這八個(gè)面組成了一個(gè)正八面體，其中每一個(gè)面稱為八面體平面。五、簡(jiǎn)答題1、什么是最大拉應(yīng)力強(qiáng)度理論？力中，只要有一個(gè)主應(yīng)力到達(dá)巖石的單軸抗拉強(qiáng)度，巖石便被破壞。

裂準(zhǔn)如此：3 t2、什么是莫爾-庫(kù)倫準(zhǔn)如此？庫(kù)倫—納維爾破壞準(zhǔn)如此是： ff 0 n其中： 為巖石剪切面的抗剪強(qiáng)度； 為巖石固有剪切強(qiáng)度，它與粘聚力f 0Cf

n

f為巖石內(nèi)摩nftg。26/39word這個(gè)準(zhǔn)如此認(rèn)為巖石沿某一面發(fā)生剪切裂開，不僅與該面上剪切力大小有沿著其剪應(yīng)力與正應(yīng)力到達(dá)最不利組合的某一面產(chǎn)生裂開。3Drucker-Prager強(qiáng)度準(zhǔn)如此？主應(yīng)力空間，Mises準(zhǔn)如此是正圓柱面，但巖石具有內(nèi)摩擦性，因此，Drucker-Prager強(qiáng)度準(zhǔn)如此在主應(yīng)力空間是圓錐面，具體形式如下：J H2 1

HJ2 1Drucker-Prager強(qiáng)度準(zhǔn)如此計(jì)入了中間應(yīng)力的作用，并考慮了靜水壓力對(duì)屈性特征時(shí)，得到了廣泛的應(yīng)用。4、格里菲斯強(qiáng)度理論的根本要點(diǎn)是什么？〔2應(yīng)力成直角的方向擴(kuò)展。能量時(shí)，裂紋開頭擴(kuò)展，其表達(dá)式為 (t

2E1式中，—裂紋尖端四周所作用的最大拉應(yīng)力；ρ—裂紋的比外表能c—裂紋長(zhǎng)半軸的長(zhǎng)度一、選擇題27/39wordword30/391、初始地應(yīng)力主要包括〔C〕A、自重應(yīng)力和剩余應(yīng)力B、構(gòu)造應(yīng)力和剩余應(yīng)力C、自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力2、原地應(yīng)力狀態(tài)與工程施工的關(guān)系是〔BA、有關(guān) B、無(wú)關(guān) C、不確定3B〕A、垂直應(yīng)力重量B、最大水平主應(yīng)力重量C、最小水平主應(yīng)力重量二、名詞解釋1、什么是原地應(yīng)力？指鉆井、油氣開采等活動(dòng)進(jìn)展之前，地層中地應(yīng)力的原始大小。2、什么是分層地應(yīng)力？出相鄰地層的應(yīng)力差。3、什么是包體？包體指在原巖巖體的巖層之間生成的巖石單元。4、什么是剩余應(yīng)力？往往只有零點(diǎn)幾兆帕，所以常無(wú)視不計(jì)。5、滯彈性應(yīng)變恢復(fù)法小時(shí)，被稱為滯彈性應(yīng)變恢復(fù)。三、簡(jiǎn)答題1、原地應(yīng)力分布的根本規(guī)律有哪些？2、簡(jiǎn)述高應(yīng)力地區(qū)的表現(xiàn)特征。利用勘探工程揭露出來(lái)的一些現(xiàn)象可以推斷該地區(qū)原地應(yīng)力的上下。〔1〕巖芯餅化與地應(yīng)力差有關(guān)。假設(shè)鉆探取芯呈燒餅狀，一片片地破壞，這大，餅化就越嚴(yán)峻。〔2脆弱巖層會(huì)消滅縮徑現(xiàn)象。3、構(gòu)造應(yīng)力是怎樣產(chǎn)生的？做地應(yīng)力，是指導(dǎo)致構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、形成各種構(gòu)造形跡的那局部應(yīng)力。4、什么是差應(yīng)變法？90度〕貼上應(yīng)變片，并放置于高壓容器中，在σ1=σ2=σ3的應(yīng)力條件下，進(jìn)展恢復(fù)性的加載，在加載的過(guò)程中，三個(gè)方向的應(yīng)變應(yīng)力狀態(tài)。5、什么是波速各向異性法？聲波傳播速度慢，反之在所受應(yīng)力較小的方向上，聲波傳播速度如此較快。6、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定地應(yīng)力的方法是什么？展前景。井壁崩落可給出較牢靠的地應(yīng)力方位；其它技術(shù)多為間接測(cè)定方法。7、有限單元法進(jìn)展地應(yīng)力模擬的根本原理？場(chǎng)。此即應(yīng)用有限單元法的根本思路。程組，得出應(yīng)力分布狀態(tài)。8、寫出造成巖體內(nèi)部產(chǎn)生剩余應(yīng)力的緣由。膨脹系數(shù)不同。②巖石介質(zhì)中各種局部的礦物變化也會(huì)引起剩余應(yīng)力的產(chǎn)生。③巖體中的局部再結(jié)晶過(guò)程可能產(chǎn)生體積應(yīng)變。四、計(jì)算題11000米，其上覆地層的平均容重為γ=26KN/m3，花崗巖處μ=0.2510分〕 26100026(Mpa)v h 1

0.25268.6667(Mpa)0.75word五、該圖是一個(gè)正斷層受力圖，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)示出σ1、σ3。解：第八章井壁穩(wěn)定一、選擇題生〔A和C。A、井塌 B、井漏 C、縮徑二、名詞解釋1、裂開壓力2、孔隙壓力壓力。3、坍塌壓力三、簡(jiǎn)答題1、井壁失穩(wěn)的緣由是什么？31/39word水平地應(yīng)力和孔隙壓力的共同作用，處于平衡狀態(tài)。生很高的應(yīng)力集中，假設(shè)巖石強(qiáng)度不夠大，就會(huì)消滅井壁失穩(wěn)現(xiàn)象。2、井壁剪切破壞的表現(xiàn)形式是什么？剪切破壞又分為兩種類型：常發(fā)生在脆性巖石中，但對(duì)于弱膠結(jié)地層由于沖蝕作用也可能消滅井眼擴(kuò)大；上遇到這種現(xiàn)象要不斷地劃眼，否如此會(huì)消滅卡鉆現(xiàn)象。拉伸破壞或水力壓裂會(huì)導(dǎo)致井漏，嚴(yán)峻時(shí)可造成井噴。強(qiáng)度包線，井壁就要破壞；否如此井壁就是穩(wěn)定的。3、井壁一周的周向應(yīng)力分布有什么規(guī)律？隨角度變化按余弦規(guī)律變化，對(duì)于直井而言：”( H

)2(h H

)cos2Ph

Pp斜井有類似的規(guī)律。4、如何計(jì)算坍塌壓力？32/39wordword33/39塌時(shí)，井壁上發(fā)生的是剪切破壞，常用的破壞準(zhǔn)如此有Mohre-Coulomb準(zhǔn)如此。32Ccos 1sin3”1

1sin1sin”MPa；。φC為內(nèi)聚力，Mpa由于剪切破壞是由于鉆井液柱壓力較小引起的的，故σr最小應(yīng)力，分一下兩種狀況：當(dāng)軸向主應(yīng)力σv為最大主應(yīng)力時(shí)，將σ1=σv，σ3=σr帶入上式通過(guò)計(jì)算得到鉆井液柱壓力，進(jìn)而得到坍塌壓力當(dāng)量密度；對(duì)于垂直井眼，有

P

2Ccos

1sin(P

P)V p 1sin 1sin w pθ 當(dāng)周向主應(yīng)力σ為最大主應(yīng)力時(shí)，將σ1=σ，σ3=σrθ 3

P

P

2Ccos

1sin(P

P)H h w

p 1sin 1sin w pP式中P為地層坍塌壓力，換算成當(dāng)量泥漿密度為： w100Pw w H5、如何計(jì)算裂開壓力？巖石的抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的幾分之幾甚至十幾分之幾，因此在拉伸應(yīng)力壞，發(fā)生井漏事故。X性極限平衡狀態(tài)：minStSt為巖石的抗拉強(qiáng)度。對(duì)于垂直井而言，有：P 3f h H

PSp t式中P 為地層裂開壓力，換算成當(dāng)量泥漿密度為：fh 3hf

PSH p H

1006、當(dāng)坍塌壓力大于裂開壓力時(shí)，應(yīng)怎樣選擇泥漿密度？一般而言，鉆井液存在一個(gè)適宜的密度窗口，即ρ<ρ

<ρ,由鉆井坍塌

鉆井液 裂開由于假設(shè)鉆井液密度所產(chǎn)生的液柱壓力大于地層的裂開壓力，將把地層壓攜帶上來(lái)。7、簡(jiǎn)述鉆井過(guò)程做裂開壓力試驗(yàn)求取原地應(yīng)力的過(guò)程？XX壓力的差為抗拉強(qiáng)度，由裂開壓力公式可進(jìn)一步求出最大水平主地應(yīng)力。8、影響井眼圍巖應(yīng)力狀態(tài)和破壞準(zhǔn)如此的因素有哪些？1〕些因素是不行轉(zhuǎn)變的，只能準(zhǔn)確地確定它們2〕巖石的綜合性質(zhì)，巖石的強(qiáng)度和變形特征、孔隙度、含水量、粘土含量、組成和壓實(shí)狀況等3〕鉆井液的綜們的物理力學(xué)性質(zhì)的影響格外大4〕其它工程因素，包括翻開井眼的時(shí)間、裸素和參數(shù)之間相互作用、相互影響，使井壁穩(wěn)定問(wèn)題變得格外簡(jiǎn)單。一、填空題1、在加壓過(guò)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)，形成力PsPpro假設(shè)圍巖滲透性很好，停泵后裂縫內(nèi)的壓力將漸漸衰減到〔地層孔隙壓力Pp二、推斷改錯(cuò)題1、一般狀況下裂縫沿垂直于最小主地應(yīng)力的方向擴(kuò)展。由于最小主地應(yīng)力一般都是水平方向的，因此裂縫一般都是垂直的?！獭?、泥漿密度過(guò)低，井壁應(yīng)力將超過(guò)巖石的抗剪強(qiáng)度而產(chǎn)生剪切破壞〔表現(xiàn)為井三、簡(jiǎn)答題1、水力壓裂有哪些根本用途？概括起來(lái)，水力壓裂有如下根本用途1〕抑制近井地帶污阻，目前的鉆井2義的開采。同時(shí)，深穿透裂縫能夠恢復(fù)并延長(zhǎng)油井壽命3〕幫助二次采油。壓裂對(duì)于二次采油的油田有兩個(gè)重要作用：一是在肯定壓力下提高注水井的吸水量；二是為生產(chǎn)井供給高流通力量的通道，增大注氣或注水效率4〕排出油田個(gè)地方打出低壓高注水量的井，供回注鹽水使用。2、水力壓裂裂縫的方位是怎樣的？縫，對(duì)于直井，裂縫如如以下圖所示。直井水力壓裂垂直裂縫兩個(gè)水平地應(yīng)力相等，裂縫方向就很難確定。3、如何通過(guò)水力壓裂得到巖石的最大主應(yīng)力值？一般來(lái)講σz=γh作為主地應(yīng)力之一。我們可以將σz與σ2h作比較，假設(shè)σ2h為最小主應(yīng)力；進(jìn)一步將σz與σ1h作比較，也就可以以此確定地應(yīng)力的三個(gè)主應(yīng)力。由于開裂點(diǎn)