(完整版)巖石力學(xué)試題及答案

1、巖石力學(xué)試卷（閉卷）一、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(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)力達(dá)到地層的（）時(shí)，井眼發(fā)生破裂。此時(shí)的壓力稱(chēng)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(kāi)的壓力稱(chēng)為（）。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（）。4、通常情況下，巖石的

2、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(chēng)（）；第二蠕變階段或稱(chēng)（）；第三蠕變階段或稱(chēng)（）。但蠕變并一定都出現(xiàn)這三個(gè)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（）和（）。二、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(méi)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（）。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

3、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(guò)程曲線可以通過(guò)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?zhuān)款}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

4、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(xiě)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)蓋地層的平均容重為Y=26KN/m3，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比卩=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：b=2

5、0MPa,b=10MPa,t=-10MPaxyxy（1）畫(huà)出應(yīng)力莫爾圓；（2）計(jì)算b,t1max4巖石力學(xué)試卷（參考答案）一、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(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(chēng)為（破裂

6、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(kāi)的壓力稱(chēng)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Pp）。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），而破壞前應(yīng)變則隨著應(yīng)變率降低而（增加）。5、一般可將蠕變變形分成三個(gè)階段：第一蠕變階段或稱(chēng)（過(guò)渡蠕變階段）；第二蠕變階段或稱(chēng)（穩(wěn)定蠕變階段）；第三蠕變階段或稱(chēng)（加速蠕變階段）。但蠕變并一定都出現(xiàn)這三個(gè)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）。二、選擇題（

7、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(méi)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C、剪應(yīng)力3、一般情況下，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

8、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。Vo4、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Vo5、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)行單軸壓縮試驗(yàn)得到。Xo改成常規(guī)試驗(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(guò)程曲線不能通過(guò)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?zhuān)款}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?chē)锢憝h(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(chēng)為蠕變Creep）。3、原地應(yīng)力原

9、地應(yīng)力指鉆井、油氣開(kāi)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(chēng)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(chēng)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)

10、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：（r=T+f（3分）1f0nT£為巖石剪切面的抗剪強(qiáng)度；T為巖石固有剪切強(qiáng)度，它與粘聚力C相當(dāng)，丹為剪切面上的摩擦阻力，f0n而b為剪切面上的正應(yīng)力；f為巖石內(nèi)摩擦系數(shù)f=tg9。n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

11、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(xiě)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Y=26KN/m3，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比卩=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)力和水平應(yīng)力分