岩石力学与石油工程 第四章作业题

第四章

1，岩体原始应力状态与哪些因素有关

2，试述自重应力场与构造应力场的区别和特点

由地心引力引起的应力场称为重力应力场，重力应力场是各种应力场中惟一能够计算的应力场。地壳中任一点的自重应力等于单位面积的上覆岩层的重量，重力应力为垂直方向应力，它是地壳中所有各点垂直应力的主要组成部分，但是垂直应力一般并不完全等于自重应力，因为板块移动，岩浆对流和侵入，岩体非均匀扩容、温度不均和水压梯度均会引起垂直方向应力变化。构造应力是由地质构造运动形成的。当前的构造应力状态主要由最近一次的构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。构造应力主要表现为以水平应力为主，“在构造应力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情况下，水平应力分量的重要性远远超过垂直应力分量。”

3，什么是岩体的构造应力？构造应力是怎样产生的

岩体中由于地质构造运动引起的应力称为构造应力。当前的构造应力状态主要由最近一次的构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。由于亿万年来，地球经历了无数次大大小小的构造运动，各次构造运动的应力场也经过多次的叠加、牵引和改造。关于构造应力的形成有两种观点：地质力学观点认为是地球自转速度变比的结果；大地构造学说则认为是出于地球冷却收缩、扩张、脉动、对流等引起的，如板块边界作用力。

4，什么是侧压系数

γ，花岗岩处5，某花岗岩埋深一公里，其上覆盖地层的平均容重为3

=

25

kN

m

μ。该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应于弹性状态，泊松比3.0

=

力分别为多少。

6，简述地壳浅部地应力分布的基本规律

(1)地应力是一个相对稳定的应力场，它是时间和空间的函数；

(2)实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量；

(3)水平应力普遍大于垂直应力；

(4)平均水平应力与垂直应力的比值随深度的增加而减小，

(5)最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响。

7，地应力测量方法分哪两类？两类的主要区别在哪里？每类包括那些主要测量技术？

8，简述水压致裂法的基本测量原理和主要优缺点。

对测试段钻孔用特制封隔器密封起来，然后对密封段加高压水直至孔壁岩石产生张裂隙。根据裂隙的方向及泵压的大小分析确定原岩的应力状态

（1）设备简单。只需用普通钻探方法打钻孔，用双止水装置密封，用液压泵通过压裂装置压裂岩体，不需要复杂的电磁测量设备。（2）操作方便。只通过液压泵向钻孔内注液以压裂岩体，观测压裂过程中泵压、液量即可。（3）测值直观。它可根据压裂时泵压(初始开裂泵压、稳定开裂泵压、关闭压力、开启压力)计算

出地应力值，不需要复杂的换算及辅助测试，同时还可求得岩体抗拉强度。（4）测值代表性大。所测得的地应力值及岩体抗拉强度是代表较大范围内的平均值，有较好的代表性。（5）适应性强。这一方法不需要电磁测量元件，不怕潮湿，可在干孔及孔中有水条件下作试验，不怕电磁干扰，不怕震动。不足：但它存在一个较大的缺陷，就是主应力方向定得不准。另外，这种方法认为初始开裂在直于最小主应力的方向发生，可是如果岩石本来就有层理、节理等弱面存在，那么初始裂隙就由可能沿着弱面发生。因此这种方法只能用于比较完整的岩石中

9，简述声发射法的主要测试原理。

1950 年，德国人凯泽(J．Kaiser)发现多晶金属的应力从其历史最高水平释放后，再重新加载，当应力未达到先前最大应力值时，很少有声发射产生，而当应力达到和超过历史最高水平后，则大量产生声发射，这一现象叫做凯泽效应。从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点称为凯泽点，该点对应的应力即为材料先前受到的最大应力。岩石材料也具有凯泽效应。凯泽效应为测量岩石应力提供了一条新途径，即如果从原岩中取回定向的岩石试件，通过对加工的不同方向的岩石试件进行加载声发射试验，测定凯泽点，即可找出每个试件以前所受的最大应力，并进而求出取样点的原始(历史)三维应力状态。