《岩石力学》课程综合练习题

《岩石力学》课程综合练习题

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。

3、什么是第一正应力不变量？

第一正应力不变量用I1表示，它不随坐标选择的不同而变化。

I1=σx+σy+σz=σ1+σ2+σ3

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。

9、θ表示什么含义？

θ表示最大主应力与截面的法线方向的夹角。

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

(2)如图可知：

()()()())(2.111010102021

21

2222max MPa r yx xy y x =--+-=-+-==ττσστ

)(2.262.112

102021MPa 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 )(8.32.112

102022MPa r Y

x =-+=-+=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/m3。