中國石油大學(xué)巖石力學(xué)模擬試題

1、中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠程教育巖石力學(xué)課程綜合練習(xí)題巖石力學(xué)練習(xí)題緒 論一、名詞解釋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(yīng)。2.靜巖壓力 地球內(nèi)部在不同深度處單位面積地球內(nèi)部巖石壓力基本上保持平衡，類似于靜水壓力；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=gh來表達，即靜巖壓力（P）等于某一深度（h）、該處上覆物質(zhì)平均密度（）與平均重力加速度（g）的乘積。二、簡答題1 巖石具有哪三種特性？非均質(zhì)性；不連續(xù)性。巖體不但有微觀的裂隙，而且有層理、片理、節(jié)理以至于斷層等不連續(xù)面；各向異性。

2、2 怎樣理解巖石的多相體？巖石是由巖石骨架和孔隙組成。巖石骨架是固體，孔隙里面充滿了流體，流體包括油氣水。所以，巖石是由固體和流體組成的，是固液兩相或固液氣三相，所以巖石是多相體。3. 巖石力學(xué)的復(fù)雜性體現(xiàn)在什么地方？巖石力學(xué)的復(fù)雜性表現(xiàn)在：巖石具有局部破壞特性；尺寸效應(yīng)；抗拉強度比較?。坏叵滤挠绊?；風(fēng)化；巖體外載的不確定。4. 鉆井中有哪些問題與巖石力學(xué)有關(guān)？井壁穩(wěn)定問題，包括井眼縮徑、井壁坍塌、井漏等；巖石破碎問題，包括巖石的剪切破壞與抗壓破壞等。第一章 應(yīng)力與應(yīng)變一、選擇題1、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 C、剪應(yīng)力二、名詞解釋1、什么是面力？什么

3、是體力？所謂面力指的是作用在物體表面上的力，如壓力、摩擦力等。體力指布滿在物體內(nèi)部各質(zhì)點上的力，如重力 、慣性力、電磁力等。2、什么是正應(yīng)力？什么是剪應(yīng)力？作用力與受力面的關(guān)系可以呈任意方向，如果作用力是沿著受力面的法線方向，作用力就稱為法向力，除以受力面的面積得到的值就是正應(yīng)力值。如果作用力與受力面的法線方向垂直，即與受力面平行，作用力就稱為剪切力，除以受力面的面積得到的值就是剪應(yīng)力值。三、簡答題1、應(yīng)力的正負是怎樣規(guī)定的？巖石力學(xué)中，正應(yīng)力以壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負；剪應(yīng)力以使物體發(fā)生逆時針轉(zhuǎn)動為正，反之為負；角以x軸正向沿逆時針方向轉(zhuǎn)動所形成的夾角為正，反之為負。2、一個點的平衡狀態(tài)需滿足

4、哪兩個平衡？一是滿足力的平衡，二是滿足力矩的平衡。3、怎么理解受力單元體？由于巖石的破壞具有局部性的特點，所以采用受力單元體的方式來進行分析，找到受力單元體破壞的方位，從而對整體巖石的破壞進行分析。4、應(yīng)力的兩個下標各表示什么含義？應(yīng)力的第一個下標表示應(yīng)力所在面的外法線方向；第二個下標表示應(yīng)力的方向。由于正應(yīng)力的兩個下標一樣，所以可用一個下標來表示。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)，是指與第三角標有關(guān)的應(yīng)力分量皆為零的狀態(tài)，即 s 33 = 32 = 31 = 0 這也就是通常所指的平面應(yīng)力狀態(tài)。6、什么是剪應(yīng)力互等定理？在兩個互相垂直的平面上，兩個相反的剪應(yīng)力必然成對存在，且

5、大小相等，方向相反。7、什么是主應(yīng)力和主平面？面元上只有正應(yīng)力，剪應(yīng)力等于零時，面元的法線方向稱為主方向，相應(yīng)的正應(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（Mohr）于1914年提出。以正應(yīng)力（）和剪應(yīng)力（）為直角坐標系的圓上各點表示點在不同方位上的應(yīng)力狀態(tài)。其圓心為(1+3)/2,0，半徑為(1-3)/2，與軸交于兩點，即1和3。不同的應(yīng)力狀態(tài)可用一系列的圓來表示。四、計算題1、如果知道了地下巖石某一點的平面應(yīng)力狀態(tài)如下：, , (1)畫出應(yīng)力莫爾圓；(2)計算 ,(1)應(yīng)力莫爾圓(2)如圖可知： 2、如果知道了地下巖石某一點的平面應(yīng)力狀態(tài)如下：,

6、, （1）畫出應(yīng)力莫爾圓；（2）計算 ,解： (1)應(yīng)力莫爾圓 (2)如圖可知：第二章 巖石組成與巖石物理性質(zhì)一、填空題1、沉積巖按沉積類型可分為（碎屑沉積巖）、（結(jié)晶沉積巖）、（生物沉積巖）。二、選擇題1、下列關(guān)于孔隙度的大小排列正確的是（ C ）A、絕對孔隙度>流動孔隙度>連通孔隙度 B、流動孔隙度>連通孔隙度>絕對孔隙度C、絕對孔隙度>連通孔隙度>流動孔隙度 2、由于巖石的抗壓強度遠大于它的抗拉強度。所以巖石屬于（D）A脆性材料 B延性材料 C 堅硬材料 D脆性材料，但圍壓較大時，會呈現(xiàn)延性特征3、巖體的尺寸效應(yīng)是指（ C）。A. 巖體的強度和彈性模量

7、與試件的尺寸沒有什么關(guān)系B. 巖體的強度和彈性模量隨試件的增大而增大的現(xiàn)象C. 巖體的強度和彈性模量隨試件的增大而減少的現(xiàn)象D. 巖體的強度比巖石的小三、判斷改錯題1、砂巖中存在四種基本孔隙結(jié)構(gòu)：粒間孔隙、溶蝕孔隙、微孔隙和裂隙，其中微孔隙和裂隙屬于次生孔隙。×。把“其中微孔隙”改為“其中溶蝕孔隙”。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：絕對孔隙度連通孔隙度流動孔隙度。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)無關(guān)。四、名詞解釋1、重力密度重力密度()是指單位體積中巖石的重量

8、，通常簡稱為重度。這個指標通常由密度乘上重力加速度而得，其采用的單位為kN/m3。2、巖石的孔隙比和孔隙度巖石的孔隙比(e)指孔隙的體積Vv與固體體積Vs之比。其公式為巖石的孔隙度（）指孔隙的體積Vv與試件總體積V的比值，以百分率表示。其公式為 （%）孔隙比和孔隙率存在如下關(guān)系：3、巖石的滲透性在壓力作用下，巖石允許流體通過的性質(zhì)稱為巖石的滲透性。它間接地反映了巖石中裂隙間相互連通的程度。4、巖石巖石是由一種或幾種礦物按一定方式結(jié)合而成的天然集合體，如：花崗巖是由石英、長石、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

9、大小不同的顆粒含量，以百分數(shù)表示。7、巖石的比表面積巖石比表面積是指單位體積的巖石內(nèi)顆粒的總表面積。五、簡答題1、按照孔隙度值來劃分或評價儲集層，其標準是什么？按照孔隙度值來劃分或評價儲集層，其標準是：<5% 極差儲層 5%<<10% 差儲層 10%<<20% 良好儲層 >20% 特好儲層 2、怎樣判別侵入巖和噴出巖？一般說來，細粒火成巖大都是噴出巖，它們的溫度先是急劇下降，然后至地面進行冷卻；而粗?；鸪蓭r多是侵入巖，它們的溫度是逐漸冷卻的。所以可以用顆粒的粗細來判別侵入巖和噴出巖。3、沉積巖是經(jīng)過哪些作用形成的？沉積巖是經(jīng)過母巖風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積作用后

10、，又經(jīng)過膠結(jié)、壓固、重結(jié)晶、交代作用形成的。4、什么是巖石的變質(zhì)作用？在地球內(nèi)部高溫或高壓的情況下，先已存在的巖石發(fā)生各種物理、化學(xué)變化使其中的礦物重結(jié)晶或發(fā)生交互作用，進而形成新的礦物組合。這種過程一般稱之為變質(zhì)過程，相應(yīng)的這一作用叫做變質(zhì)作用。5、什么是成巖旋回？由火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖的形成過程可以看出它們之間有著密切的聯(lián)系，它們都是活動著的地球過程的產(chǎn)物，同時，隨著地球上主要地質(zhì)過程的演變，這三類巖石之間可以互相轉(zhuǎn)變。成巖旋回圖6、巖石的物理性質(zhì)主要由哪三個方面的因素決定的？一般說來，巖石的物理性質(zhì)主要由三個方面的因素決定：第一，巖石的組成，包括組成巖石的礦物成分，巖石內(nèi)部的孔隙度，巖

11、石的飽和狀態(tài)和孔隙流體的性質(zhì)等；第二，巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，包括礦物顆粒的大小、形狀及膠結(jié)情況，巖石內(nèi)部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)力場等。7、什么是沉積巖的碎屑結(jié)構(gòu)？舉例說明 碎屑巖是由單個顆粒通過膠結(jié)物膠結(jié)而成的，其中有大量的孔隙，常見的膠結(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)晶結(jié)構(gòu)？舉例說明結(jié)晶沉積巖的結(jié)構(gòu)是由沉積過程中生成的晶體決定的，晶體形成一種緊密排列結(jié)構(gòu)，原生孔隙小，如碳酸鹽巖、鹽膏巖等。9、什么是變質(zhì)巖的片狀結(jié)構(gòu)？變質(zhì)巖的片狀結(jié)構(gòu)是在高溫高壓下，由重結(jié)晶作用和各種礦物的分離作用而造成的明暗礦物間互帶，如片麻巖。10、碎屑

12、沉積巖不同膠結(jié)物的膠結(jié)強度是怎樣一個順序？對于碎屑沉積巖來說，其膠結(jié)物對強度影響程度最大，即其強度主要取決于礦物顆粒間的連接強度。不同膠結(jié)物的連接強度不同：硅質(zhì)鐵質(zhì)鈣質(zhì)泥質(zhì)。六、計算題1、假定巖石由半徑為1mm的礦物小球按立方堆積（下圖）組成，計算其孔隙度和孔隙比表面積。再假定巖石由半徑為1cm的礦物小球按立方堆積組成，計算其孔隙度和孔隙比表面積。并討論尺度效應(yīng)。解：對于半徑為1mm的礦物小球立方堆積的巖石，取其邊長為2mm的正方體，正好容納1個礦物小球： 對于半徑為1cm的礦物小球立方堆積的巖石，取其邊長為2cm的正方體，正好容納1個礦物小球：經(jīng)計算可知，對于半徑不同的相同粒徑的礦物小球按立

13、方堆積時，其孔隙度都為48%，但孔隙比表面積卻不一樣。巖石的顆粒越細，孔隙比表面積越大。第三章 巖石的力學(xué)性質(zhì)及其影響因素一、填空題1、圍壓影響著巖石的殘余強度。隨著圍壓加大，巖石的（抗壓強度）、（彈性模量）、（殘余強度）、（延性）都跟著增加。2、如果將巖石作為彈性體看待，表征其變形性質(zhì)的基本參數(shù)是（彈性模量）和（泊松比）。3、當(dāng)巖石孔隙度增大時，巖石強度（降低）；當(dāng)圍壓增大時，巖石強度（增加）。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)力及孔隙、孔隙壓力）等，在低溫、低圍壓及高應(yīng)變率條件下，巖石往往表現(xiàn)為（脆性破壞）；而在高溫、高圍壓及低應(yīng)變率的條件下，巖石往往表現(xiàn)為（

14、延性破壞或延性流動）。5、垂直于巖石層面加壓時，其抗壓強度(大)，彈性模量(大)；順層面加壓時的抗壓強度(小)，彈性模量(小)。6、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），而破壞前應(yīng)變則隨著應(yīng)變率降低而（增加）。二、選擇題1、圍壓增加，巖石的彈性模量（ A ）。A、增大 B、減小 C、不變2、巖石的峰值強度隨圍壓的增加而（ A ）。A、增大 B、減小 C、不變3、巖石的變形能力越大，巖石的（ B ）越大。 A、脆性 B、塑性 C、剛性4、剪脹(或擴容)表示（D）A巖石體積不斷減少的現(xiàn)象 B裂縫逐漸閉合的一種現(xiàn)象 C裂縫逐漸漲開的一種現(xiàn)象D巖石的體積隨壓應(yīng)力的增大逐漸增大的

15、現(xiàn)象5、剪脹(或擴容)發(fā)生的原因是（D）A巖石內(nèi)部裂隙閉合引起的 B壓應(yīng)力過大引起的 C巖石的強度大小引起的 D巖石內(nèi)部裂隙逐漸張開的貫通引起的6、巖石的抗壓強度隨著圍巖的增大（A）A 而增大 B而減小 C保持不變 D 會發(fā)生突變7、下列那個不是水對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響（A）。A. 連接作用 B. 潤滑作用 C. 孔隙水壓力作用 D. 弱化作用8、在巖石抗壓試驗中，若加載速率增大，則巖石的抗壓強度（A）A增大 B減小 C不變 D無法判斷9、巖石的割線模量和切線模量計算時所對應(yīng)的應(yīng)力取值為（B）A B/2 B c/2 C D D 5010、巖石的本構(gòu)關(guān)系是指( C)。A. 應(yīng)變時間關(guān)系B. 應(yīng)力時

16、間關(guān)系C.應(yīng)變與應(yīng)力等其他函數(shù)的關(guān)系D. 應(yīng)力應(yīng)變時間關(guān)系11、在應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程變化曲線的四個階段中，應(yīng)變硬化現(xiàn)象發(fā)生在哪一階段（ C ）A、微裂隙的壓密階段B、線彈性變化階段C、微破裂階段D、破壞階段三、判斷改錯題1、在圍壓一定的條件下，孔隙壓力越高，巖石的變形越大。2、隨著圍壓的增大，巖石的彈性極限顯著減小。（ A）×?！帮@著減小”改為“增大”。3、圍壓越高，巖石的變形能力越大。4、圍壓用來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。6、巖石中的孔隙和裂隙越多，巖石的力學(xué)性質(zhì)越好。（A ）×。把“越好”改為“越差”7、沉積巖在常溫和200下的力學(xué)性質(zhì)

17、基本一致。×。把“基本一致”改為“不一致”。8、巖石的力學(xué)性質(zhì)主要是指巖石的變形特征和強度特征。9、巖石在常溫常壓下的變形特征與深層一致。×。把“一致”改為“不一致”。10、巖石應(yīng)力應(yīng)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。×。改成常規(guī)試驗機改成剛性試驗機或者改成巖石應(yīng)力應(yīng)變的全過程曲線不能通過在常規(guī)試驗機上進行單軸壓縮試驗得到。四、名詞解釋1、巖石的本構(gòu)方程巖石的本構(gòu)方程表示巖石的應(yīng)變與應(yīng)力、圍壓、應(yīng)變率、孔隙度等函數(shù)之間的關(guān)系。2、巖石的彈性參數(shù)任何固體在外力作用下都要發(fā)生形變，當(dāng)外力的作用停止時，形變隨之消失，這種形變叫彈性形變。巖石的楊氏

18、彈性模量（E）、切變（剛性）模量（G）、體積模量（K）和泊松比（）等是描述巖石彈性形變、衡量巖石抵抗變形能力和程度的主要參數(shù)。巖石最基本的彈性參數(shù)是彈性模量與泊松比。3、巖石的靜態(tài)彈性參數(shù)根據(jù)巖樣在施加載荷條件下的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系，可以確定巖石的各彈性模量和泊松比，這樣得到的巖石的各彈性模量和泊松比，稱為巖石的靜態(tài)彈性模量和靜態(tài)泊松比，統(tǒng)稱靜態(tài)彈性參數(shù)。4、巖石的動態(tài)彈性參數(shù)彈性模量和泊松比不僅可以根據(jù)巖樣在施加載荷條件下的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系得到，而且也可以利用彈性波的傳播關(guān)系，由測量的彈性波速度和體積密度計算得到。由此得到的巖石的彈性模量和泊松比稱為動態(tài)彈性模量和動態(tài)泊松比，統(tǒng)稱動態(tài)彈性參數(shù)。5、

19、巖石的楊氏模量和剛性模量楊氏彈性模量是巖石彈性強弱的標志。設(shè)長為L，截面積為A的巖石，在縱向上受到力F作用時壓縮L，則縱向壓應(yīng)力（F/A）與縱向應(yīng)變（L/L）之比值即為靜態(tài)楊氏彈性模量（E），即：各向同性物體受到簡單的剪應(yīng)變作用時，沿剪切平面（方向和形狀不變的平面）就會產(chǎn)生一定的剪應(yīng)力。這一平面上的剪應(yīng)力與剪應(yīng)變之比即為剛性模量。 6、巖石的體積模量和壓縮模量一彈性體受到靜巖壓力增量P的作用時會引起體積應(yīng)變Q，靜巖壓力增量與體積應(yīng)變的比值為體積模量。 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（）表示為橫向相對伸長與縱向相對壓縮之比。設(shè)長為 L，直徑為 d 的圓柱形巖石，在

20、受到壓縮時，其長度縮短L ，直徑增加d，則泊松比（）表示為：8、應(yīng)變硬化在巖石力學(xué)中將B點的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力。卸載后再重新加載，則沿曲線O1R上升到與原曲線BC相聯(lián)結(jié)，這樣造成了一個滯回環(huán)，在R點以后隨著載荷繼續(xù)增加仍沿曲線上升到該曲線最高點C。如果在R點以后再卸載又會出現(xiàn)新的塑性應(yīng)變，它似乎把彈性極限從B點提高到R點，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變硬化。9、巖石的剪脹(或擴容)從巖石微破裂階段，巖石試件不斷產(chǎn)生微破裂以及在粒內(nèi)或粒間產(chǎn)生滑移，巖石的體積隨壓應(yīng)力的增加而逐漸增大的現(xiàn)象，這就是巖石破壞前所具有的明顯非彈性變形，這種現(xiàn)象稱為擴容。10、應(yīng)變軟化應(yīng)變軟化是指在巖石破壞階段，巖石卸載后，進一步變形所

21、需的應(yīng)力比原來的要小，即應(yīng)變后巖石變軟的現(xiàn)象。11、巖石的抗壓強度巖石的抗壓強度是指巖石所能承受的最大壓力，指把巖石的加壓至破裂所需要的應(yīng)力。又可分為巖石的單軸抗壓強度和三軸抗壓強度。12、有效應(yīng)力Terzaghi (1933 )分析飽和土?xí)r首先提出孔隙壓力及有效應(yīng)力的概念。 當(dāng)施加載荷時，土體內(nèi)的壓應(yīng)力由兩部分承擔(dān)，即顆粒接觸點的有效壓應(yīng)力與孔隙中飽和水產(chǎn)生的孔隙壓力P(假設(shè)孔隙水不能自由排出)。 所以飽和土中任一點應(yīng)力為：有效應(yīng)力為：所以說有效應(yīng)力指的是巖石的骨架所承受的應(yīng)力值。五、簡答題1、圍壓對巖石性質(zhì)有什么影響？隨著圍壓的增加，巖石逐漸從脆性轉(zhuǎn)化為延性。圍壓還影響著巖石的殘余強度。若

22、圍壓為零或很低時，應(yīng)力值達到峰值后，其曲線迅速下降為零，說明巖石在這種條件下不存在殘余強度。但隨著圍壓加大，巖石的殘余強度逐漸增加，直到產(chǎn)生延性流動。巖石強度及破壞前應(yīng)變均隨著圍壓的增加而增加。大多數(shù)巖石隨著圍壓的增加其破壞前應(yīng)變可達10以上。圍壓對巖石的彈性模量的影響一般可分兩種情況：對堅硬低孔隙的巖石影響較小，而對軟弱高孔隙的巖石影響較大。總的來說，隨著圍壓增加，巖石的彈性模量及泊松系數(shù)等都有一定程度的提高。2、溫度對巖石性質(zhì)有什么影響？巖石在一定圍壓下，隨著溫度的升高，無論是拉伸或壓縮，其屈服應(yīng)力與強度均要降低，其影響程度隨著巖石種類及受力狀態(tài)的不同而各異。在一定圍壓條件下，隨著溫度的升

23、高，巖石由脆性向延性轉(zhuǎn)化。溫度升高產(chǎn)生延性的原因是：由于巖石內(nèi)部分子的熱運動增強，削弱了它們之間的內(nèi)聚力，使晶粒面容易產(chǎn)生滑移。隨著溫度升高，巖石的彈性模量值逐漸減小。3、應(yīng)變率對巖石性質(zhì)有什么影響？應(yīng)變率是指應(yīng)變的變化速率，即單位時間內(nèi)應(yīng)變變化量，通常用以(或d/dt)表示。在一定圍壓、溫度下，應(yīng)變率對巖石變形特征、彈性模量及強度均有較大影響。通常情況下，巖石的峰值應(yīng)力（強度）及彈性模量隨著應(yīng)變率降低而下降，而破壞前應(yīng)變則隨著應(yīng)變率降低而增加。彈性模量隨著應(yīng)變率增加而增大。5、判斷脆性破壞和延性破壞的標準是什么？對于巖石而言，破壞前永久應(yīng)變在3以下可作為脆性破壞，5以上作為延性破壞，3-5為

24、過渡情況。6、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(zhì)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。7、試分段說明典型巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線的基本特征。巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線只有在剛性試驗中才能做出，如圖所示，典型巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線一般可以分為四個階段來描述其性質(zhì)：OA階段，通常被稱為裂隙閉合階段。其特征是應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上凹型，即應(yīng)變隨應(yīng)力的增大而減小，形成這一特性的主要原因是：存在于巖石內(nèi)部的微裂隙在外力作用下發(fā)生閉合所致。AB階段，彈性變形階段。這一階段的應(yīng)力應(yīng)變曲線基本呈直線。BC階段，

25、微破裂階段。當(dāng)應(yīng)力值超出屈服應(yīng)力之后，隨著應(yīng)力的增大曲線呈下凹狀，明顯的表現(xiàn)出應(yīng)變增大的現(xiàn)象。進入了塑性階段，巖石將產(chǎn)生不可逆的塑性變形。CD階段，為破裂階段。雖然此時已超出了峰值應(yīng)力，但巖石仍具有一定的承載能力，而這一承載力將隨著應(yīng)變的增大而逐漸減小，表現(xiàn)出明顯的軟化現(xiàn)象。8、剛性壓機有什么優(yōu)點？普通壓力機加壓（貯存彈性應(yīng)變能）巖石試件達峰點強度（釋放應(yīng)變能）導(dǎo)致試件崩潰。普通試驗機得到峰值應(yīng)力前的變形特性，多數(shù)巖石在峰值后工作。剛性壓機就是與普通壓力機相比，剛性模量比較大，所以儲存的應(yīng)變能比較小，巖石試件達峰點強度（釋放應(yīng)變能）不會導(dǎo)致試件崩潰。剛性壓機可以得到峰值應(yīng)力后的變形特性。六、計

26、算題1、某地層巖樣做單軸強度實驗，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線如圖所示，巖樣的直徑為25.4mm，高度為50mm，試確定此巖心的楊氏模量、體積模量和泊松比？解： 2、在實驗室中，3小時完成巖石試樣10%的應(yīng)變，請計算應(yīng)變率是多少？如果換成1年又是多少？解： 第四章 巖石的強度與室內(nèi)測定一、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）之間的相互作用以及諸如（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結(jié)構(gòu)面（劈理、節(jié)理或斷層），由于地質(zhì)作用，在這些結(jié)構(gòu)面上往往存在著軟弱夾層；其強度（遠低于巖體本身的強度）。這使得巖體有可能沿軟弱面產(chǎn)生（剪切滑移）。3、抗剪強度一般有兩種定義：一種是

27、指（試件在法向載荷作用下，巖石剪切破壞面上的最大剪應(yīng)力）；另一種定義為（純剪切時（即沒有法向載荷），剪切破壞面上的最大剪應(yīng)力）。前者考慮到剪切破壞時巖石中包含（粘聚力）和（內(nèi)摩擦角）；后者僅僅取決于（粘聚力）。因此，亦有人稱前者為（抗剪強度），稱后者為（抗切強度）。確定巖石抗剪強度的室內(nèi)實驗常采用（直接剪切試驗），從巖石三軸實驗可知，當(dāng)圍壓較低時，巖石剪切破裂線近似為（直線）；但當(dāng)圍壓較高時則為（曲線）。4、巖石的抗拉強度是指（試件在單軸拉伸條件下達到破壞時的極限應(yīng)力）?？刹捎茫ò臀髋言囼灒┓椒▉頊y定巖石的抗拉強度，若試件破壞時的壓力為P，圓柱巖心的直徑為d，長度為l，則試件的抗拉強度可用式

28、子（）表示。5、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原因是（試件兩端與實驗機壓板之間的摩擦力）。二、選擇題1、巖石的抗拉強度一般通過（ C ）實驗獲取。 A、直接拉伸 B、三軸實驗 C、巴西實驗2、一般情況下，巖石的抗拉強度（ B ）抗壓強度。A、等于 B、小于 C、大于3、庫倫-摩爾準則表征巖石的（ B ）破壞形式。A、拉伸 B、剪切 C、壓縮4.劈裂試驗得出的巖石強度表示巖石的（B）A抗壓強度 B抗拉強度 C單軸抗拉強度 D剪切強度5、格里菲斯準則認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

29、壓強度試驗中，巖石試件長與直徑的比值h/d和試件端面與承壓板之間的摩擦力在下列哪種組合下，最容易使試件呈現(xiàn)錐形破裂。（B）A h/d較大，摩擦力很小 B h/d較小，摩擦力很大C h/d的值和摩擦力的值都較大 D h/d的值和摩擦力的值都較小7、巖體的強度小于巖石的強度主要是由于（A）。A. 巖體中含有大量的不連續(xù)面B. 巖體中含有水C. 巖體為非均質(zhì)材料D. 巖石的彈性模量比巖體的大8、在缺乏試驗資料時，一般取巖石抗拉強度為抗壓強度的（B）A 1/2-1/5 B 1/10-1/50 C 2-5倍 D 10-50倍三、判斷改錯題1、巖石抗壓強度實驗要求巖心長徑比小于2。×。把“小于2

30、”改成“23”。3、實驗室對巖石的抗拉強度的獲取分為直接法和間接法兩種。其中直接法俗稱巴西劈裂實驗法。×。 直接法改成間接法四、名詞解釋1、巖石強度是指巖石不致產(chǎn)生破壞而能抵抗的最大應(yīng)力。2、巖石實驗的端面效應(yīng)由于壓力機壓頭與試件端面間的摩擦大小不同，造成巖石試件破裂型式的不同。若在接觸面間涂上石蠟等潤滑油以減少其摩擦，則巖石試件破壞時產(chǎn)生平行壓力方向的張性破裂；若直接在壓力機上加載則巖石試件呈剪切破裂或?qū)斿F形破裂。3、巴西劈裂實驗間接法一般采用劈裂法，又稱巴西實驗法。將巖石試件切割成圓柱體，沿圓柱體直徑方向施加均布載荷，將試件橫置于壓力機壓頭上，在試件上下承壓板上各放置一條鋼條，

31、然后施加壓力至試件沿直徑方向劈裂為止，若假設(shè)材料為均勻、各向同性的彈性體，用彈性理論即可得出抗拉強度為：式中，d為試件直徑，1為試件厚度，P為破壞載荷。五、簡答題1、分析影響巖石試件單向抗壓強度的主要外在因素。影響巖石試件單向抗壓強度的主要外在因素：試驗機加載端鐵板的剛度；試件的形狀；試件的尺寸；試件的高徑比；實驗加載速度。2.、試分析圓柱形巖石試件進行單向抗壓強度實驗時，出現(xiàn)圓錐形破壞的主要原因并指出消除這種破壞形式的基本措施。圓錐形破壞形狀是由于試件兩端與試驗機承壓板之間摩擦力增大造成的。；消除這種破壞形式的基本措施：消除巖石試件兩端面的摩擦力或加長試件。3、為什么采用直接法測巖石拉伸強度

32、比較麻煩？直接法在原理上類似于金屬的拉伸破壞實驗。但最大的困難是如何使巖石試件夾緊在拉力機中，同時又要使載荷平行于試件的軸線；使巖石試件處于均勻分布的拉應(yīng)力狀態(tài)之中，而不使試件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)。若試件破壞時的拉力為Pt ，則試件的抗拉強度Pt可用下式表示：因此，一般采用間接法進行拉伸破壞實驗。5、楔形簡單剪切儀測定抗剪強度的原理是什么？楔形簡單剪切儀，主要裝置如下圖所示，將長方柱體（10×10×15cm )試件放置在剪切儀中，在壓力機上施加壓力進行剪切破壞試驗。簡單剪切儀裝置圖當(dāng)載荷P達到一定值時，試件沿ab截面剪斷，一般在剪切裝置上下與壓力板之間裝有滾軸，并加上滑潤油，在加

33、載過程中可以消除壓力板與剪切儀之間的摩擦阻力。當(dāng)試件產(chǎn)生剪切破壞時，破裂面上的剪應(yīng)力及正應(yīng)力分別為：上式中，P為試件產(chǎn)生剪切破壞時的載荷； T為作用在剪切破壞面上的剪力； N為作用在剪切破壞面上的壓應(yīng)力； A為剪切破壞面面積； 為水平面與剪切破壞面之間的夾角。剪切破壞實驗時，同一種巖石采用多個巖石試件，分別以不同角度進行實驗。當(dāng)剪切破壞時，對應(yīng)每一個值可以得到一對及值，在坐標系中繪出不同值的一系列點，用光滑曲線連接這些點，此曲線即為某種巖石剪切破壞時的強度曲線（圖中三條曲線表示三種巖石的強度曲線）。巖石剪切強度曲線6、三軸實驗測定抗剪強度的原理是什么？巖石抗剪強度的三軸實驗采用圖所示三軸實驗儀

34、，將巖石試件放置在壓力室內(nèi)，施加一定的側(cè)向壓力(3)，然后施加垂直壓力（1），直到巖石破壞。這樣可得到巖石破壞時1及3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； 8一壓力機施加垂直壓力于是在坐標系中可畫出一個破壞應(yīng)力圓。用相同巖石的試件進行不同側(cè)向壓力3及垂直壓力1的破壞實驗，這樣可得到一系列不同的1及3值，可畫出一組破壞應(yīng)力圓，如圖所示。這組破壞應(yīng)力圓的包絡(luò)線，即為巖石抗剪強度曲線。三軸實驗的剪切強度曲線圖中，包絡(luò)線上任意點的縱坐標即代表在一定圍壓及垂直壓應(yīng)力作用下，沿剪切破裂面的抗剪強度；任意點的切線與橫坐標之

35、間夾角，代表相應(yīng)剪切面上的內(nèi)摩擦角；切線與縱坐標相交的截距，即為該剪切破壞面的粘聚力C 。六、計算題1、某均質(zhì)巖石的強度線，其中c=400Kpa，=30°。試求此巖體在側(cè)向圍巖壓力3=200Kpa的條件下的極限抗壓強度Rc，并求出破壞面的方位。解：（1）在-直角坐標系中畫出巖石的強度曲線，并在軸上選取3=200Kpa；（2）作一個通過A點并與強度曲線I相切與M點的極限應(yīng)力圓CI；（3）圓CI與交與B點，根據(jù)莫爾應(yīng)力圓的概念，線段OB長度等于巖體在圍巖應(yīng)力3條件下的極限強度Rc，可得：Rc=2000Kpa；（4）連接AM線段，得=60°，此角為巖體內(nèi)破壞面與3方向的夾角；（5

36、）在巖體上以3方向為基準，逆時針方向轉(zhuǎn)動/2，因為由軸轉(zhuǎn)往切點M是逆時針方向，即得破壞面SS。2、大理巖的抗剪強度試驗，當(dāng)，時，。該巖石作三軸抗壓強度試驗時，當(dāng)側(cè)向應(yīng)力時，該巖體的強度為。當(dāng)側(cè)壓應(yīng)力時，試求其三軸抗壓強度?（20分）1、計算內(nèi)摩擦角由題意得：聯(lián)立求解得：2、計算系數(shù)3、計算三軸抗壓強度第五章 巖石流變特性一、填空題1、在物理環(huán)境不變的條件下，若鹽巖顆粒較大，則蠕變應(yīng)變率（相對減?。?。巖石蠕變應(yīng)變率隨著濕度的增加而（增大）。二、選擇題1、下列研究巖石彈性、塑性和粘性等力學(xué)性質(zhì)的理想力學(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

37、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，其變形隨時間逐漸緩慢地增長現(xiàn)象稱為蠕變。 2、巖石的應(yīng)力松弛若控制變形保持不變，應(yīng)力隨時間的延長而逐漸減少的現(xiàn)象稱松馳或稱應(yīng)力松馳。3、巖石的滯彈性由于卸載后應(yīng)力立刻消失，而應(yīng)變卻隨時間逐漸恢復(fù)，所以應(yīng)力與應(yīng)變的恢復(fù)不是同步的，即應(yīng)變總是落后于應(yīng)力。具有這種特性的彈性變形稱為滯彈性或彈性后效。4、壓溶壓力溶解簡稱壓溶，是多晶體在壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生物質(zhì)擴散遷移的一種方式。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)勢梯度，驅(qū)動物質(zhì)從高應(yīng)力邊界

38、向低應(yīng)力邊界擴散。四、簡答題1、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2、簡述蠕變與應(yīng)力松弛的區(qū)別。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。若控制變形保持不變，應(yīng)力隨時間的延長而逐漸減少的現(xiàn)象稱應(yīng)力松弛。3、典型的蠕變曲線分為哪三個階段？典型的蠕變曲線如圖 5-1 所示。

39、一般可將蠕變變形分成三個階段：過渡蠕變階段、穩(wěn)定蠕變階段、加速蠕變階段。 （1）過渡蠕變階段過渡蠕變階段是蠕變過程中的第一階段：圖5-1中的AB段。在這個階段內(nèi)，蠕變曲線為向下彎曲的形狀，也就是說曲線的斜率逐漸變小，相當(dāng)于應(yīng)變率處于本階段的最小值。這一階段的完成時間因巖石種類、溫度及應(yīng)力大小而各異，可達數(shù)小時或數(shù)千小時。若在這一階段之中（曲線上某一點E）進行卸載，則應(yīng)變沿著曲線EFG下降，最后應(yīng)變?yōu)榱恪Ｆ渲蠩F曲線為瞬時彈性應(yīng)變 之恢復(fù)曲線，而FG曲線表示應(yīng)變隨時間逐漸恢復(fù)為零。（2）穩(wěn)定蠕變階段穩(wěn)定蠕變階段是蠕變過程中的第二階段：圖 5-1 中的BC段。蠕變曲線近似一傾斜直線，即蠕變應(yīng)變率保

40、持常量，一直持續(xù)到C點。若在這一階段中進行卸載，則應(yīng)變沿曲線HIJ逐漸恢復(fù)趨近于一漸近線，最后保留一定永久應(yīng)變 。(3)加速蠕變階段加速蠕變階段是蠕變過程中的第三階段：圖 5-1 中的CD 段。 這一階段中，應(yīng)變率由C點開始迅速增加，達到D點，巖石即發(fā)生破壞。這一階段完成時間較短，嚴格地說，這一階段可分為兩個區(qū)間：a.發(fā)育著延性變形但尚未引起破壞的階段(CP段）；b.微裂隙劇烈發(fā)展導(dǎo)致變形劇增和引起破壞的階段(PD段）。 4、表征巖石蠕變的基本元件有哪些？為了精確描述巖石復(fù)雜的蠕變規(guī)律，許多學(xué)者定義了一些基本變形單元，然后將這些變形單元進行不同的組合，用以表示不同的變形規(guī)律。這些基本單元有線彈

41、性元件（彈簧）、粘性元件（阻尼器）和塑性元件（摩擦塊）。5、應(yīng)變硬化的微觀機制是什么？位錯發(fā)育到一定程度，其傳播受阻，形成網(wǎng)絡(luò)和纏結(jié)，需增大應(yīng)力才能繼續(xù)傳播即“應(yīng)變硬化”效應(yīng)，使晶體變脆。位錯受阻的原因：低溫；晶體內(nèi)部的雜質(zhì)；不同方向不同滑移面上的位錯相互制約。當(dāng)應(yīng)力大到一定量，晶體會發(fā)生破碎，因此單純的位錯滑動，不能形成大的塑性應(yīng)變量。第六章 巖石強度破裂準則一、填空題1、Griffith理論說明了裂縫（何時開始破裂），但不能說明裂縫（是如何擴展和傳播的）。二、選擇題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

42、均質(zhì)的特性C、該準則忽略了巖石中裂隙的相互影響2、按照庫倫-摩爾強度理論，若巖石強度曲線是一條直線，則巖石破壞時破裂面與最大主應(yīng)力作用方向的夾角為（B）A 45° B 45°+ /2 C 45°/2 D 60°3、按照格里菲斯強度理論，脆性巖體破壞主要原因是（A）A受拉破壞 B受壓破壞 C彎曲破壞 D剪切破壞三、判斷改錯題1、根據(jù)庫倫納維爾破壞準則破裂面外法線方向與最大主應(yīng)力之間的夾角為。×。 改為四、名詞解釋1、什么是八面體？八面體有八個面，是一個棱錐體，每個面都是一個等邊三角形。正如立方體一樣，八面體的這八個面均為全等的正多邊形。這些多邊形

43、相接的角和邊在各處均為相同。正是由于存在這樣的規(guī)則性，所以各個多邊形所在的平面出現(xiàn)的可能性均等。以1、2、3的方向為坐標軸的幾何空間，稱為主向空間。在主向空間中的上半空間（xy平面以上，即z的正方向）可構(gòu)成四個主平面，在下半空間（xy平面以下，即z的負方向）也可構(gòu)成四個主平面，共有八個。這八個面組成了一個正八面體，其中每一個面稱為八面體平面。五、簡答題1、什么是最大拉應(yīng)力強度理論？該理論認為巖石破壞取決于巖石的拉伸強度。因此，作用于巖石的三個正應(yīng)力中，只要有一個主應(yīng)力達到巖石的單軸抗拉強度，巖石便被破壞。 破裂準則：2、什么是莫爾-庫倫準則？庫倫納維爾破壞準則是：其中：為巖石剪切面的抗剪強度；

44、為巖石固有剪切強度，它與粘聚力C相當(dāng)，為剪切面上的摩擦阻力，而為剪切面上的正應(yīng)力；為巖石內(nèi)摩擦系數(shù)。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(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)力達到最不利組合的某一面產(chǎn)生破裂。3、什么是Drucker-Prager強度準則？Drucker-Prager強度準則是Von-Mises準則的推廣。Von-Mises準則認為，八面體剪應(yīng)力或平面上的剪應(yīng)力分量達到某一極限值時，材料開始屈服，在主應(yīng)力空間，Mises準則是正圓柱面，但巖石具有內(nèi)摩擦性，因此，Drucker-Prager強度準則在主應(yīng)

45、力空間是圓錐面，具體形式如下：Drucker-Prager強度準則計入了中間應(yīng)力的作用，并考慮了靜水壓力對屈服過程的影響，能夠反映剪切引起的膨脹（擴容）性質(zhì)，在模擬巖石材料的彈塑性特征時，得到了廣泛的應(yīng)用。4、格里菲斯強度理論的基本要點是什么？答：（1）在脆性材料的內(nèi)部存在著許多裂紋。（2）根據(jù)理論分析可知，隨著作用的外力的逐漸增大，裂紋將沿著與最大拉應(yīng)力成直角的方向擴展。（3）格里菲斯認為：當(dāng)作用在裂紋尖端處的有效應(yīng)力達到形成新裂紋所需的能量時，裂紋開始擴展，其表達式為式中，裂紋尖端附近所作用的最大拉應(yīng)力； 裂紋的比表面能 c裂紋長半軸的長度第七章  原 地 應(yīng) 力一、選擇題1、初

46、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2、原地應(yīng)力狀態(tài)與工程施工的關(guān)系是（ B ）。A、有關(guān) B、無關(guān) C、不確定3、在原地應(yīng)力的水平和垂直應(yīng)力中一般來講比較大的應(yīng)力是（ B ）A、垂直應(yīng)力分量B、最大水平主應(yīng)力分量C、最小水平主應(yīng)力分量二、名詞解釋1、什么是原地應(yīng)力？指鉆井、油氣開采等活動進行之前，地層中地應(yīng)力的原始大小。2、什么是分層地應(yīng)力？分層地應(yīng)力是指按地層分層分別給出不同層位的地應(yīng)力值，非常重要的是給出相鄰地層的應(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、什么是殘余應(yīng)力？殘余應(yīng)力指除去外力作用以后，尚殘存

47、在巖石中的應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力很小，往往只有零點幾兆帕，所以常忽略不計。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)場取出巖心后，當(dāng)巖心的恢復(fù)應(yīng)變穩(wěn)定后，測量巖心不同方位的應(yīng)變釋放量，這種應(yīng)變增加可以延續(xù)幾十個小時，被稱為滯彈性應(yīng)變恢復(fù)。三、簡答題1、原地應(yīng)力分布的基本規(guī)律有哪些？原地應(yīng)力分布的基本規(guī)律有：地殼中主應(yīng)力為壓應(yīng)力，方向基本上是鉛垂和水平的；水平應(yīng)力分布比較復(fù)雜；在一個相當(dāng)大的區(qū)域內(nèi)，最大主應(yīng)力方向是相對穩(wěn)定的；高應(yīng)力地區(qū)巖心餅化與地應(yīng)力差有關(guān)，導(dǎo)致井眼等地下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。2、簡述高應(yīng)力地區(qū)的表現(xiàn)特征。利用勘探工程揭露出來的一些現(xiàn)象可以判斷該地區(qū)原地應(yīng)力的高低。（1）

48、巖芯餅化與地應(yīng)力差有關(guān)。如果鉆探取芯呈燒餅狀，一片片地破壞，這是高地應(yīng)力的產(chǎn)物。巖芯餅化主要與地應(yīng)力差有關(guān)，垂直于鉆進方向的應(yīng)力差越大，餅化就越嚴重。（2）導(dǎo)致井眼等地下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。由于高應(yīng)力區(qū)的存在，在鉆井過程中會出現(xiàn)巖石的脆性破壞，集聚在巖石中的應(yīng)變能由于突然釋放而產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。對于軟弱巖層會出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象。3、構(gòu)造應(yīng)力是怎樣產(chǎn)生的？由構(gòu)造運動在巖體中引起的應(yīng)力叫構(gòu)造應(yīng)力。在地質(zhì)力學(xué)中常把構(gòu)造應(yīng)力叫做地應(yīng)力，是指導(dǎo)致構(gòu)造運動、形成各種構(gòu)造形跡的那部分應(yīng)力。4、什么是差應(yīng)變法？地層中的巖石處在三向地應(yīng)力作用下而處于壓縮狀態(tài)下，進行取心時，巖心脫離應(yīng)力作用環(huán)境，產(chǎn)生彈性應(yīng)力釋放，伴隨應(yīng)力的釋放在

49、應(yīng)力最大的方向上變形最大，而在應(yīng)力最小的方向上變形最小。把已發(fā)生應(yīng)力釋放的巖心，在垂直平面和兩個水平平面上（夾角90度）貼上應(yīng)變片，并放置于高壓容器中，在1=2=3的應(yīng)力條件下，進行恢復(fù)性的加載，在加載的過程中，三個方向的應(yīng)變量出現(xiàn)差異，在原始應(yīng)力最大的方向應(yīng)變量最大；在原始應(yīng)力最小的方向應(yīng)變量最小。通過測試上述巖心各方向的應(yīng)變之差，就可知道這塊巖心在地層中所受的應(yīng)力狀態(tài)。5、什么是波速各向異性法？地層中的巖石是處在三向應(yīng)力作用狀態(tài)下的，當(dāng)鉆井取心時巖石脫離應(yīng)力作用狀態(tài)，自身將產(chǎn)生應(yīng)力釋放，在應(yīng)力釋放過程中巖石會產(chǎn)生許多十分微小的裂隙，由于在最大水平地應(yīng)力方向上巖心的松弛變形最大，因此，這些小

50、裂隙將垂直最大水平主應(yīng)力方向，裂隙被空氣所充填，聲波在巖石中傳播的速度遠遠大于在空氣中傳播的速度，由于巖心中微小裂隙的存在使得聲波在巖心的不同方向上傳播的速度不同，有明顯的各向異性特征。巖石在原地層中所受應(yīng)力大的方向上聲波傳播速度慢，反之在所受應(yīng)力較小的方向上，聲波傳播速度則較快。6、現(xiàn)場測定地應(yīng)力的方法是什么？現(xiàn)場測試以水力壓裂為主。近些年利用井壁崩落反演地應(yīng)力呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。對深層地應(yīng)力的求測，水力壓裂測定技術(shù)是公認的最準確的和有效的方法，井壁崩落可給出較可靠的地應(yīng)力方位；其它技術(shù)多為間接測定方法。7、有限單元法進行地應(yīng)力模擬的基本原理？有限單元法是將復(fù)雜的地質(zhì)體劃分為足夠小的、數(shù)目

51、有限的小塊體（有限單元），對每個互不重疊的單元體來說，它是均勻、連續(xù)的彈性體。單元體之間以節(jié)點連接，這樣就組成了一個以單元集合體代替復(fù)雜地質(zhì)體的模型。首先計算每個單元體的構(gòu)造應(yīng)力場，然后將這些單元綜合起來再計算整個地質(zhì)體的構(gòu)造應(yīng)力場。此即應(yīng)用有限單元法的基本思路。有限單元法可根據(jù)研究區(qū)域的幾何外形、作用方式等條件，經(jīng)過一定的處理程序，以線性代數(shù)方程組的形式表達應(yīng)力應(yīng)變位移之間的內(nèi)在聯(lián)系，最后求解方程組，得出應(yīng)力分布狀態(tài)。 8、寫出造成巖體內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因。由于巖體的非均勻冷卻，或者雖然是均勻冷卻但與其相鄰的巖石單元的熱膨脹系數(shù)不同。巖石介質(zhì)中各種局部的礦物變化也會引起殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。巖體

52、中的局部再結(jié)晶過程可能產(chǎn)生體積應(yīng)變。礦物幾何體含水量的變化，也會產(chǎn)生應(yīng)變和殘余應(yīng)力。四、計算題1、設(shè)某花崗巖埋深1000米，其上覆地層的平均容重為，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比。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）五、該圖是一個正斷層受力圖，請在圖中標示出1、3。解：第八章 井 壁 穩(wěn) 定一、選擇題1、鉆井過程中地層發(fā)生剪切破壞時，發(fā)生（ A和C ）。 A、井塌 B、井漏 C、縮徑二、名詞解釋1、破裂壓力如果泥漿密度過高，井壁上將產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于巖石的抗拉強度時，將產(chǎn)生拉伸破壞（井漏），此時的臨界井眼壓力定義為破裂壓力。2、孔隙壓力巖石粒間流體對顆粒將產(chǎn)生一種壓力

53、，這種壓力與顆粒表面垂直，稱為孔隙壓力。3、坍塌壓力如果泥漿密度過低，井壁應(yīng)力將超過巖石的抗剪強度而產(chǎn)生剪切破壞（表現(xiàn)為井眼坍塌擴徑或屈服縮徑），此時的臨界井眼壓力定義為坍塌壓力。三、簡答題1、井壁失穩(wěn)的原因是什么？在鉆井之前，深埋在地下的巖層受到上覆巖層壓力、最大水平地應(yīng)力、最小水平地應(yīng)力和孔隙壓力的共同作用，處于平衡狀態(tài)。打開井眼后，井內(nèi)的巖石被取走，井壁巖石失去了原有的支持，取而代之的是泥漿靜液柱壓力，在這種新條件下，井眼應(yīng)力將產(chǎn)生重新分布，使井壁附近產(chǎn)生很高的應(yīng)力集中，如果巖石強度不夠大，就會出現(xiàn)井壁失穩(wěn)現(xiàn)象。2、井壁剪切破壞的表現(xiàn)形式是什么？井壁失穩(wěn)時巖石的破壞類型主要有兩種：拉伸破壞、剪切破壞。 剪切破壞又分為兩種類型： 一種是脆性破壞，導(dǎo)致井眼擴大，這會給固井、測井帶來問題。這種破壞通常發(fā)生在脆性巖石中，但對于弱膠結(jié)地層由于沖蝕作用也可能出現(xiàn)井眼擴大； 另一種是延性破壞，導(dǎo)致縮徑，發(fā)生在軟泥巖、砂巖、巖鹽等地層，在工程上遇到這種現(xiàn)象要不斷地劃眼，否則會出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。 拉伸破壞或水力壓裂會導(dǎo)致井漏，嚴重時可造成井噴。實際上井壁穩(wěn)定與否最終都表現(xiàn)在井眼圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。如果井壁應(yīng)力超過強度包線，井壁就要破壞；否則井壁就是穩(wěn)定的。3、井壁一周的周向應(yīng)力分布有什么規(guī)律？隨