(完整版)岩石力学试题及答案

岩石力学试卷（闭卷）
一、填空题（每空1分，共20分）
1、沉积岩按结构可分为（）、（），其中，可作为油气水在地下的良好储层的是（），不能储存流体，但是可作为油气藏的良好盖层的是（）。

2、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（）、（）、
（）。

3、在水力压裂的加压过程中，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（）
时，井眼发生破裂。

此时的压力称为（）。

当裂缝扩展到（）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（）。

如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（）。

4、通常情况下，岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而（），而破坏前应变则随着应变率降低而（）。

5、一般可将蠕变变形分成三个阶段：第一蠕变阶段或称（）；第二蠕变阶段或称（）；第三蠕
变阶段或称（）。

但蠕变并一定都出现这三个阶段。

6、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是()和()。

二、选择题（每题2分，共10分）
1、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（）
A、该准则不是针对岩石材料的破坏准则
B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性
C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响
2、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
3、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
4、地层坍塌压力越高，井壁越（）。

A、稳定
B、不稳定
C、无关
5、初始地应力主要包括（）
A、自重应力和残余应力
B、构造应力和残余应力
C、自重应力和构造应力
三、判断改错题（每题2分，共10分）
2、岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。

3、围压越高，岩石的变形能力越大。

4、岩石的力学性质主要是指岩石的变形特征和强度特征。

5、岩石应力应变的全过程曲线可以通过在常规试验机上进行单轴压缩试验得到。

四、名词解释（每题3分，共15分）
1、岩石力学
2、蠕变
3、原地应力
4、压力溶解
5、滞弹性应变恢复法
五、简答题（每题5分，共20分）
1、三轴压机中，为什么要对实验岩心进行密封包裹？
2、简述岩石的库仑-纳维尔准则？
3、简述单轴应力作用下典型应力应变曲线四个阶段的含义。

4、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,分别为弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑性元件（摩擦块）。

将上述基本元件采用不同的组合方式可得到三种不同模型，写出这三种模型并给出这三种模型的元件组合方式。

六、计算题（共25分）
1、（10分）设某花岗岩埋深1000米，其上复盖地层的平均容重为3
γ=26KN/m ，花岗岩处于弹性状态，泊松比μ=0.25。

试求该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应力。

2、（15分）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
岩石力学试卷（参考答案）
一、填空题（20分，每空1分）
1、沉积岩按结构可分为（碎屑沉积岩）、（结晶沉积岩），其中，可作为油气水在地下的良好储层的是（碎屑沉积
岩），不能储存流体，但是可作为油气藏的良好盖层的是（结晶沉积岩）。

2、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（线弹性元件（弹簧））、（粘
性元件（阻尼器））、（塑性元件（摩擦块））。

3、在水力压裂的加压过程中，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（抗拉强
度）时，井眼发生破裂。

此时的压力称为（破裂压力）。

当裂缝扩展到（3）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（“瞬时停泵”压力P s），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（传播压力P pro）。

如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（地层孔隙压力P p）。

4、通常情况下，岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而（下降），而破坏前应变则随着应变率降低而（增
加）。

5、一般可将蠕变变形分成三个阶段：第一蠕变阶段或称（过渡蠕变阶段）；第二蠕变阶段或称（稳定蠕变阶段）；
第三蠕变阶段或称（加速蠕变阶段）。

但蠕变并一定都出现这三个阶段。

6、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是(弹性模量)和(泊松比)。

二、选择题（10分，每题2分）
1、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（C ）
A、该准则不是针对岩石材料的破坏准则
B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性
C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响
2、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
3、一般情况下，岩石的抗拉强度（B ）抗压强度。

A、等于
B、小于
C、大于
4、地层坍塌压力越高，井壁越（B ）。

A、稳定
B、不稳定
C、无关
5、初始地应力主要包括（C ）
A、自重应力和残余应力
B、构造应力和残余应力
C、自重应力和构造应力
三、判断改错题（10分，每题2分）
1、岩石中的孔隙和裂隙越多，岩石的力学性质越好。

×。

把“越好”改为“越差”
2、岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。

×。

把“一致”改为“不一致”。

3、围压越高，岩石的变形能力越大。

√。

4、岩石的力学性质主要是指岩石的变形特征和强度特征。

√。

5、岩石应力应变的全过程曲线可以通过在常规试验机上进行单轴压缩试验得到。

×。

改成常规试验机改成刚性试验机或者改成岩石应力应变的全过程曲线不能通过在常规试验机上进行单轴压缩试验得到。

四、名词解释（每题3分，共15分）
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、蠕变
岩石在恒定载荷持续作用下，其变形随时间逐渐缓慢地增长现象称为蠕变(Creep ）。

3、原地应力
原地应力指钻井、油气开采等活动进行之前，地层中地应力的原始大小。

4、压力溶解
压力溶解简称压溶，是多晶体在压应力作用下产生物质扩散迁移的一种方式。

在非静力应力条件下，由于多晶体中正应力随颗粒边界的方位而变化，因而，在不同方位晶面上溶解度也不相同。

晶粒边界间的正应力梯度产生的化学势梯度，驱动物质从高应力边界向低应力边界扩散。

5、滞弹性应变恢复法
滞弹性应变恢复法是利用岩石的弹性后效，从现场取出岩心后，当岩心的恢复应变稳定后，测量岩心不同方位的应变释放量，这种应变增加可以延续几十个小时，被称为滞弹性应变恢复。

五、简答题（20分，每题5分）
1、三轴压机中，为什么要对实验岩心进行密封包裹？
由于施加围压的介质是流体。

不对实验岩心进行密封包裹，流体就会充满实验岩心，使得岩心在围压方向上的有效围压为零。

所以要对实验岩心进行密封包裹。

2、简述岩石的库仑-纳维尔准则？
库伦—纳维尔破坏准则是：n f f σττ+=0 （3分）
f τ为岩石剪切面的抗剪强度；0τ为岩石固有剪切强度，它与粘聚力C 相当，n f σ为剪切面上的摩擦阻力，而n σ为剪切面上的正应力；f 为岩石内摩擦系数ϕt
g f =。

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。

（2分）
3、简述单轴应力作用下典型应力应变曲线四个阶段的含义。

第一个阶段为裂隙闭合的阶段；（1分）
第二个阶段为弹性变形阶段；（1.5分）
第三个阶段为微破裂阶段；（1.5分）
第四个阶段为破裂阶段。

（1分）
4、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,分别为弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑性元件（摩擦块）。

将上述基本元件采用不同的组合方式可得到三种不同模型，写出这三种模型并给出这三种模型的元件组合方式。

麦克斯韦尔模型 弹簧和阻尼器串联而成
凯尔文模型 弹簧和阻尼器并联而成
柏格斯模型 麦克斯韦尔模型和凯尔文模型串联而成
六、计算题（共25分）
1、设某花岗岩埋深1000米，其上复盖地层的平均容重为3γ=26KN/m ，花岗岩处于弹性状态，泊松比μ=0.25。

试求该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应力。

（10分） 该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应力分别为： 26100026()
0.25268.6667()10.75
v h v Mpa Mpa σμσσμ=⨯====- 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 （3） 画出应力莫尔圆；
（4） 计算
1σ ,m ax τ
(1) 应力莫尔圆
（5分）
(2) 如图可知：
()()()())(2.11101010202
1
21
2222max MPa r yx xy y x =--+-=-+-==ττσστ（5分）
)(2.262.112
102021MPa r Y x =++=++=σσσ（5分）。