《岩石力学》综合复习资料

一、填空题

1、当岩石孔隙度增大或孔隙压力增大时，岩石强度（1）；当围压增大时，岩石强度（2）。

2、对于岩石而言，破坏前的应变或永久应变在（3）可作为脆性破坏，（4）作为延性破坏，

（5）为过渡情况。

3、围压影响着岩石的残余强度。随着围压加大，岩石的残余强度逐渐增加，直到产生（6）或（7）。

4、随着围压的增加，岩石的破坏强度、屈服应力及延性都（8）。

5、抗剪强度一般有两种定义：一种是指（9）；另一种定义为（10）。前者考虑到剪切破坏时岩石中包含（11）和（12）；后者仅仅取决于（13）。因此，亦有人称前者为（14），称后者为（15）。确定岩石抗剪强度的室内实验常采用（16），从岩石三轴实验可知，当围压较低时，岩石剪切破裂线近似为（17）；但当围压较高时则为（18）。

6、 岩石的抗拉强度是指（19）。可采用（20）方法来测定岩石的抗拉强度，若试件破坏时的拉力为P，试件的抗拉强度为σ，可用式子（21）表示。

7、在物理环境不变的条件下，若盐岩颗粒较大，则蠕变应变率（22）。岩石蠕变应变率随着湿度的增加而（23）。

8、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，它们是（24）、

（25）、（26）。将这些变形单元进行不同的组合，用以表示不同的变形规律，这些变形模型由（27）、（28）、（29）。

9、在岩体中存在大量的结构面（劈理、节理或断层），由于地质作用，在这些结构面上往往存在着软弱夹层；其强度（30）。这使得岩体有可能沿软弱面产生（31）。

10、Griffith理论说明了裂缝（32），但不能说明裂缝（33）。

11、在加压过程中，井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力，当此拉应力达到地层的（34）时，井眼发生破裂。此时的压力称为（35）。当裂缝扩展到（36）倍的井眼直径后

停泵，并关闭液压系统，形成（37），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（38）。如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（39）。

二、选择题

1、围压增加，岩石的弹性模量（ ）。

A、增大 B、减小 C、不变

2、岩石的变形能力越大，岩石的（ ）越大。

A、脆性 B、塑性 C、刚性

3、岩石的峰值强度随围压的增加而（ ）。

A、增大 B、减小 C、不变

4、在地下，岩石所受到的应力一般为（ ）。

A、拉应力 B、压应力 C、剪应力

5、岩石的抗拉强度一般通过（ ）实验获取。

A、直接拉伸 B、三轴实验 C、巴西实验

6、一般情况下，岩石的抗拉强度（ ）抗压强度。

A、等于 B、小于 C、大于

7、钻井过程中地层发生剪切破坏时，发生（ ）。

A、井塌 B、井漏 C、缩径

8、地层坍塌压力越高，井壁越（ ）。

A、稳定 B、不稳定 C、无关

三、判断改错题

1、岩石分为沉积岩、变质岩、火成岩三类，化石存在于这三类岩石中。（ ）

2、对于砂岩来说，不同胶结物的连接强度不同，他们的大小顺序是：铁质〉硅质〉钙质〉泥质。（ ）

3、砂岩中存在四种基本孔隙结构：粒间孔隙、溶蚀孔隙、微孔隙和裂隙，其中微孔隙和裂隙属于次生孔隙。（ ）

4、砂岩中存在三种胶结类型，它们的强度大小为：基底胶结〉接触胶结〉孔隙胶结。（ ）

5、以下三种孔隙度的关系为：绝对孔隙度〉连通孔隙度〉流动孔隙度。（ ）

6、岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。（ ）

7、岩石的弹性模量是轴向应力-轴向变形曲线的斜率。（ ）

8、围压越高，岩石的变形能力越大。（ ）

四、简答题

1、 岩石力学的复杂性体现在什么地方？

2、按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准是什么？

3、简述岩石的库仑-纳维尔准则？

4、原地应力分布的基本规律有哪些？

5、影响井眼围岩应力状态和破坏准则的因素有哪些？

6、简述钻井过程做破裂压力试验求取原地应力的过程？

7、 出砂给生产带来的危害有哪些？

五、计算题

1、假定岩石由半径为1mm的矿物小球按立方堆积（下图）组成，计算其孔隙度和孔隙比表面积。再假定岩石由半径为1cm的矿物小球按立方堆积组成，计算其孔隙度和孔隙比表面积。并讨论尺度效应。

2、在实验室中，3小时完成岩石试样10%的应变，请计算应变率是多少？如果换成1年又是多少？

3、某地层岩样做单轴强度实验，应力应变关系曲线如图所示，岩样的直径为25.4mm，高度为50mm，试确定此岩心的杨氏模量、体积模量和泊松比？

4、如果知道了地下岩石某一点的平面应力状态如下： x 20MPa, y 10MPa, xy 10MPa

（1） 画出应力莫尔圆；

（2） 计算

(1) 应力莫尔圆

(2) 如图可知：

1, 2, max max r 212 x y xy yx 221220 102 10 102 11.2(MPa) 1

2 x Y r r 20 10 11.2 26.2(MPa) 2 x Y

220 10 11.2 3.8(MPa) 2

参考答案

一、 填空题：

1、降低；2、增加；3、3%以下；4、5%以上；5、3-5%；6、延性流动；7、应变硬化；8、增加；9、试件在法向载荷作用下，岩石剪切破坏面上的最大剪应力；10、纯剪切时（即没有法向载荷），剪切破坏面上的最大剪应力；11、粘聚力；12、内摩擦角；13、粘聚力；14、抗剪强度；15、抗切强度；16、直接剪切试验；17、直线；18、曲线；19、试件在单轴拉伸条件下达到破坏时的极限应力；20、巴西劈裂试验；21、2p；22、相对减小；23、增 dl

大；24、线弹性元件（弹簧）；25、粘性元件（阻尼器）；26、塑性元件（摩擦块）；27、麦克斯韦尔模型；28、开尔文模型；29、柏格斯模型；30、远低于岩体本身的强度；31、剪切滑移；32、何时开始破裂；33、是如何扩展和传播的；34、抗拉强度；35、破裂压力；36、3；37、“瞬时停泵”压力Ps；38、传播压力Ppro；39、地层孔隙压力Pp。

二、 选择题：

答案：1.A ；2.B ；3.A ；4、B；5、C；6、B；7、A和B；8、A

三、 判断改错题：

1、×。把“这三类岩石”改为“沉积岩”。

2、×。把“铁质〉硅质〉钙质〉泥质”改为“硅质〉铁质〉钙质〉泥质”。

3、×。把“其中微孔隙”改为“其中溶蚀孔隙”。

4、×。把“基底胶结〉接触胶结〉孔隙胶结”改为“基底胶结〉孔隙胶结〉接触胶结”。

5、√。

6、×。把“一致”改为“不一致”。

7、×。把“是轴向应力-轴向变形曲线的斜率”改成“通常采用切线模量和割线模量这两种方法表示”。

8、√。

四、 简答题：

1、 岩石力学的复杂性体现在什么地方？

岩石力学的复杂性表现在：⑴岩石的破裂特性；⑵尺寸效应；⑶抗拉强度；⑷地下水的影响；⑸风化；⑹岩体外载。

2、按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准是什么？

答：按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准是：

υ<5% 极差储层

5%<υ<10% 差储层

10%<υ<20% 良好储层

υ>20% 特好储层

3、简述岩石的库仑-纳维尔准则？

库伦—纳维尔破坏准则是：f 0 f n

f为岩石剪切面的抗剪强度； 0为岩石固有剪切强度，它与粘聚力C相当，f n为剪切面上的摩擦阻力，而 n为剪切面上的正应力；f为岩石内摩擦系数f tg 。

这个准则认为岩石沿某一面发生剪切破裂，不仅与该面上剪切力大小有关，而且与该面的正应力有关。岩石并不沿着最大剪应力作用面产生破坏，而是沿着其剪应力与正应力达到最不利组合的某一面产生破裂。

4、原地应力分布的基本规律有哪些？

原地应力分布的基本规律有：地壳中主应力为压应力，方向基本上是铅垂和水平的；水平应力分布比较复杂；在一个相当大的区域内，最大主应力方向是相对稳定的；高应力地区岩心饼化与地应力差有关，导致井眼等地下结构不稳定。

5、影响井眼围岩应力状态和破坏准则的因素有哪些？

概括起来，影响井眼围岩应力状态和破坏准则的因素可分为四大类：（1）地质力学因素，原地应力状态、地层孔隙压力、原地温度、地质构造特征等。这些因素是不可改变的，只能准确地确定它们。（2）岩石的综合性质，岩石的强度和变形特征、孔隙度、含水量、粘土含量、组成和压实情况等。（3）钻井液的综合性质，化学组成、连续相的性质、内部相的组成和类型、与连续相有关的添加剂类型、泥浆体系的维护等。特别是对于泥页岩和泥质胶结的砂岩，钻井液对它们的物理力学性质的影响非常大。（4）其它工程因素，包括打开井眼的时间、裸眼长度、井身结构参数（井深、井斜角、方位角）、压力激动和抽吸等。这些因素和参数之间相互作用、相互影响，使井壁稳定问题变得非常复杂。

6、简述钻井过程做破裂压力试验求取原地应力的过程？

地层破裂压力试验包括地层的破裂、裂纹的延伸、瞬时停泵裂缝闭合及裂缝重张等环节。瞬时停泵压力即为最小水平主地应力，破裂压力与重张压力的差为抗拉强度，由破裂压力公式可进一步求出最大水平主地应力。

7、出砂给生产带来的危害有哪些？

出砂给生产带来的危害可概括为三类：（1）井下、井口采油设备的磨损和腐蚀。产液中带砂使各种采油泵、管线受到磨损，大大缩短了它们的寿命。对于输油管线由于磨粒磨损加快了腐蚀速度。（2）井眼稳定问题。如：由于出砂而导致井眼报废，由于过分出砂而导致套管挤毁。（3）井下出砂的处理问题，若井眼出砂就要采取防砂措施，由于环保等原因对循环到地面的油砂要进行处理，增加了附加成本。

五、计算题：

1、解：①对于半径为1mm的矿物小球立方堆积的岩石，取其边长为2mm的正方体，正好容纳1个矿物小球：

43 1 1 3 1 0.52 0.48 48% 2

4 12 SSA 3 1.57(mm2/mm3) 22

②对于半径为1cm的矿物小球立方堆积的岩石，取其边长为2cm的正方体，正好容纳1个矿物小球：

43 1

1 3

3 1 0.52 0.48 48% 2

4 12 SSA 3 1.57(cm2/cm3) 0.157mm2/mm3 22

③经计算可知，对于半径不同的相同粒径的矿物小球按立方堆积时，其孔隙度都为48%，但孔隙比表面积都缺不一样。岩石的颗粒越细，孔隙比表面积越大。

2、解： d 10% 10 5/s dt3 3600

d 10%10% 3.1 10 9/s 7dt365 24 36003.2 10

3、解：

E 100 2500(MPa) 4%

100 0 0

P PK 1667(MPa)Q 1 2 30.04 0.01 0.01

R 1% 0.25 A4%