中国石油大学岩石力学模拟试题

《岩石力学》练习题绪论一、名词解释1.岩石力学岩石力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石和岩体对其周围物理环境中力场的反应。

2.静岩压力地球内部在不同深度处单位面积地球内部岩石压力基本上保持平衡，类似于静水压力；其数值与该处上覆岩石的总重量相等，称为静岩压力，其大小可用P=ρgh来表达，即静岩压力（P）等于某一深度（h）、该处上覆物质平均密度（ρ）与平均重力加速度（g）的乘积。

二、简答题1 岩石具有哪三种特性？①非均质性；②不连续性。

岩体不但有微观的裂隙，而且有层理、片理、节理以至于断层等不连续面；③各向异性。

2 怎样理解岩石的多相体？岩石是由岩石骨架和孔隙组成。

岩石骨架是固体，孔隙里面充满了流体，流体包括油气水。

所以，岩石是由固体和流体组成的，是固液两相或固液气三相，所以岩石是多相体。

3. 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岩石具有局部破坏特性；⑵尺寸效应；⑶抗拉强度比较小；⑷地下水的影响；⑸风化；⑹岩体外载的不确定。

4. 钻井中有哪些问题与岩石力学有关？①井壁稳定问题，包括井眼缩径、井壁坍塌、井漏等；②岩石破碎问题，包括岩石的剪切破坏与抗压破坏等。

第一章应力与应变一、选择题1、在地下，岩石所受到的应力一般为（ B ）。

A、拉应力B、压应力C、剪应力二、名词解释1、什么是面力？什么是体力？所谓面力指的是作用在物体表面上的力，如压力、摩擦力等。

体力指布满在物体内部各质点上的力，如重力、惯性力、电磁力等。

2、什么是正应力？什么是剪应力？作用力与受力面的关系可以呈任意方向，如果作用力是沿着受力面的法线方向，作用力就称为法向力，除以受力面的面积得到的值就是正应力值。

如果作用力与受力面的法线方向垂直，即与受力面平行，作用力就称为剪切力，除以受力面的面积得到的值就是剪应力值。

三、简答题1、应力的正负是怎样规定的？岩石力学中，①正应力以压应力为正，拉应力为负；②剪应力以使物体发生逆时针转动为正，反之为负；③θ角以x轴正向沿逆时针方向转动所形成的夹角为正，反之为负。

2、一个点的平衡状态需满足哪两个平衡？一是满足力的平衡，二是满足力矩的平衡。

3、怎么理解受力单元体？由于岩石的破坏具有局部性的特点，所以采用受力单元体的方式来进行分析，找到受力单元体破坏的方位，从而对整体岩石的破坏进行分析。

4、应力的两个下标各表示什么含义？应力的第一个下标表示应力所在面的外法线方向；第二个下标表示应力的方向。

由于正应力的两个下标一样，所以可用一个下标来表示。

5、画出二维应力受力体的受力图。

所谓二维应力状态，是指与第三角标有关的应力分量皆为零的状态，即σ33 = σ32 = σ31 = 0这也就是通常所指的平面应力状态。

6、什么是剪应力互等定理？在两个互相垂直的平面上，两个相反的剪应力必然成对存在，且大小相等，方向相反。

7、什么是主应力和主平面？面元上只有正应力，剪应力等于零时，面元的法线方向称为主方向，相应的正应力称为主应力，主应力所在的平面称为主平面。

8、什么是莫尔应力圆？莫尔应力圆由莫尔（Mohr ）于1914年提出。

以正应力（σ）和剪应力（τ）为直角坐标系的圆上各点表示点在不同方位上的应力状态。

其圆心为［(σ1+σ3)/2,0］，半径为(σ1-σ3)/2，与σ轴交于两点，即σ1和σ3。

不同的应力状态可用一系列的圆来表示。

四、计算题1、如果知道了地下岩石某一点的平面应力状态如下：MPa x 20=σ,MPa y 10=σ, MPa xy 10-=τ(1)画出应力莫尔圆；(2)计算 1σ ,m ax τ(1)应力莫尔圆σ τ(2)如图可知：()()()())(2.111010102021212222max MPa r yx xy y x =--+-=-+-==ττσστ)(2.262.112102021MPa r Y x =++=++=σσσ 2、如果知道了地下岩石某一点的平面应力状态如下：MPa x 20=σ,MPa y 10=σ, MPa xy 10=τ（1）画出应力莫尔圆；（2）计算 1σ,2σ,m ax τ解： (1)应力莫尔圆(2)如图可知： ()()()())(2.111010102021212222max MPa r yx xy y x =++-=-+-==ττσστ )(2.262.112102021MPa r Y x =++=++=σσσ )(8.32.112102022MPa r Yx =-+=-+=σσσ第二章 岩石组成与岩石物理性质一、填空题1、沉积岩按沉积类型可分为（碎屑沉积岩）、（结晶沉积岩）、（生物沉积岩）。

二、选择题1、下列关于孔隙度的大小排列正确的是（ C ）A 、绝对孔隙度>流动孔隙度>连通孔隙度B 、流动孔隙度>连通孔隙度>绝对孔隙度C 、绝对孔隙度>连通孔隙度>流动孔隙度2、由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度。

所以岩石属于（D ）A 脆性材料B 延性材料C 坚硬材料D 脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征 3、岩体的尺寸效应是指（ C ）。

A. 岩体的强度和弹性模量与试件的尺寸没有什么关系B. 岩体的强度和弹性模量随试件的增大而增大的现象C. 岩体的强度和弹性模量随试件的增大而减少的现象D. 岩体的强度比岩石的小三、判断改错题 1、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。

×。

把“其中微孔隙”改为“其中溶蚀孔隙”。

2、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。

×。

把“这三类岩石”改为“沉积岩”。

3、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。

√。

4、岩体的渗透率是表征岩体介质特征的函数，与流体性质无关。

√四、名词解释1、重力密度重力密度(γ)是指单位体积中岩石的重量，通常简称为重度。

这个指标通常由密度乘上重力加速度而得，其采用的单位为kN/m 3。

2、岩石的孔隙比和孔隙度岩石的孔隙比(e)指孔隙的体积V v 与固体体积Vs 之比。

其公式为s v V V e 岩石的孔隙度（Φ）指孔隙的体积V v 与试件总体积V 的比值，以百分率表示。

其公式为100v V Vφ=⨯ （%） 孔隙比和孔隙率存在如下关系：1e φφ=- 3、岩石的渗透性在压力作用下，岩石允许流体通过的性质称为岩石的渗透性。

它间接地反映了岩石中裂隙间相互连通的程度。

4、岩石岩石是由一种或几种矿物按一定方式结合而成的天然集合体，如：花岗岩是由石英、长石、和云母颗粒组成的。

5、砂岩的双孔隙砂岩的双孔隙包括原生孔隙和次生孔隙。

6、岩石的粒度组成岩石的粒度组成是指构成岩石的各种大小不同的颗粒含量，以百分数表示。

7、岩石的比表面积岩石比表面积是指单位体积的岩石内颗粒的总表面积。

五、简答题1、按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准是什么？按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准是：φ<5% 极差储层5%<φ<10% 差储层10%<φ<20% 良好储层φ>20% 特好储层2、怎样判别侵入岩和喷出岩？一般说来，细粒火成岩大都是喷出岩，它们的温度先是急剧下降，然后至地面进行冷却；而粗粒火成岩多是侵入岩，它们的温度是逐渐冷却的。

所以可以用颗粒的粗细来判别侵入岩和喷出岩。

3、沉积岩是经过哪些作用形成的？沉积岩是经过母岩风化、剥蚀、搬运、沉积作用后，又经过胶结、压固、重结晶、交代作用形成的。

4、什么是岩石的变质作用？在地球内部高温或高压的情况下，先已存在的岩石发生各种物理、化学变化使其中的矿物重结晶或发生交互作用，进而形成新的矿物组合。

这种过程一般称之为变质过程，相应的这一作用叫做变质作用。

5、什么是成岩旋回？由火成岩、沉积岩和变质岩的形成过程可以看出它们之间有着密切的联系，它们都是活动着的地球过程的产物，同时，随着地球上主要地质过程的演变，这三类岩石之间可以互相转变。

成岩旋回图6、岩石的物理性质主要由哪三个方面的因素决定的？一般说来，岩石的物理性质主要由三个方面的因素决定：第一，岩石的组成，包括组成岩石的矿物成分，岩石内部的孔隙度，岩石的饱和状态和孔隙流体的性质等；第二，岩石内部的结构，包括矿物颗粒的大小、形状及胶结情况，岩石内部的裂隙和其它不连续界面等；第三，岩石所处的热力学环境，包括温度、压力和地应力场等。

7、什么是沉积岩的碎屑结构？举例说明碎屑岩是由单个颗粒通过胶结物胶结而成的，其中有大量的孔隙，常见的胶结物有钙质、硅质、泥质等，像砂岩等。

8、什么是沉积岩的结晶结构？举例说明结晶沉积岩的结构是由沉积过程中生成的晶体决定的，晶体形成一种紧密排列结构，原生孔隙小，如碳酸盐岩、盐膏岩等。

9、什么是变质岩的片状结构？变质岩的片状结构是在高温高压下，由重结晶作用和各种矿物的分离作用而造成的明暗矿物间互带，如片麻岩。

10、碎屑沉积岩不同胶结物的胶结强度是怎样一个顺序？对于碎屑沉积岩来说，其胶结物对强度影响程度最大，即其强度主要取决于矿物颗粒间的连接强度。

不同胶结物的连接强度不同：硅质〉铁质＞钙质＞泥质。

六、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。

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：%4848.052.012134133==-=-=πφ )/(57.122143232mm mm SSA ===ππ 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：%4848.052.012134133==-=-=πφ 323232/157.0)/(57.12214mm mm cm cm SSA ====ππ 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%，但孔隙比表面积却不一样。

岩石的颗粒越细，孔隙比表面积越大。

第三章 岩石的力学性质及其影响因素一、填空题1、围压影响着岩石的残余强度。

随着围压加大，岩石的（抗压强度）、（弹性模量）、（残余强度）、（延性）都跟着增加。

2、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本参数是（弹性模量）和（泊松比）。

3、当岩石孔隙度增大时，岩石强度（降低）；当围压增大时，岩石强度（增加）。

4、岩石的破坏取决于物理环境，包括（围压、温度、应变率、中间主应力及孔隙、孔隙压力）等，在低温、低围压及高应变率条件下，岩石往往表现为（脆性破坏）；而在高温、高围压及低应变率的条件下，岩石往往表现为（延性破坏或延性流动）。