岩石力学作业及答案

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1、岩石力学作业11.对于碎屑质沉积岩，简述岩石的强度与矿物颗粒、胶结类型与程度的关系。1)岩石的强度与矿物颗粒的关系包括两个方面：一是结晶程度和颗粒大小，岩石的结晶程度和颗粒大小对其抗压强度的影响是显著的。一般来说，结晶岩石比非结晶岩石强度高，细粒结晶的岩石比粗粒结晶的岩石强度高。二是矿物成分，不同矿物组成的岩石，具有不同的抗压强度，这是由于矿物本身的特点。2)岩石的强度与胶结类型与程度的关系：对沉积岩来说，胶结程度类型和胶结物类型对强度的影响很大。在胶结程度类型方面，分为基质胶结、接触胶结和孔隙胶结。基

2、质胶结，岩石颗粒彼此不直接接触，完全受胶结物的包围，岩石强度取决于胶结物的性质；接触胶结，只有岩石颗粒接触的地方才有胶结物胶结，胶结一般不牢固，岩石强度低，透水性强；孔隙胶结，胶结物完全或部分的充填于岩石颗粒之间孔隙中，胶结一般较牢固，岩石强度和透水性主要视胶结物性质和其充填程度而定。在胶结物类型方面，石灰质胶结的岩石强度较低，而硅质胶结的具有很高的强度，泥质胶结的岩石强度最低。2.碎屑质沉积岩具有非均质性与各向异性，简单分析其对岩石力学性质的影响。答：非均质性指组成不同，非均质岩石的力学特性由细观单元

3、力学特性和其非均质特性共同决定，岩石的非均质性对其极限强度具有弱化影响；各向异性指储层岩石沿各个方向的物性、电性、热力学性质等不同。由于碎屑质沉积岩的各向异性明显，所以不能用常规的单轴抗压实验来测定岩石力学性态，而必须在一定的围压下（必要时还要考虑温度的作用）进行试验测定，通常采用的是三轴抗压试验。(此题答案需进一步商议)3.对于砂岩，简述压力（围压）、液体介质对于其强度的影响。答：对于砂岩，随着围压的增加，岩石的杨氏弹性模量、剪切模量和泊淞比均有一定程度的提高。液体介质的存在，减弱了岩石的胶结，从而降

4、低了岩石的强度。4.简单分析钻井工程中牙轮钻头与PDC钻头破岩时岩石的破坏形式。答：牙轮钻头：冲击压力（动载）的作用下，岩石的三向压缩状态下发生剪切破坏，形成破碎坑；PDC钻头：钻压作用下切削吃入岩石，扭矩作用下的岩石发生剪切破坏。岩石力学作业21、弹性变形、塑性变形与蠕变的定义；答：弹性变形：弹性是指在一定的应力范围内，物体受外力作用产生变形，而去除外力（卸荷）后能够立即恢复其原有的形状和尺寸大小的性质。其产生的变形称为弹性变形。塑性变形：塑性是指物体受力后，在应力超过屈服应力时仍能继续变形而不即行断

5、裂，撤去外力（卸荷）后，变形又不能完全恢复的性质。不能恢复的那部分变形称为塑性变形，或称永久变形、残余变形。蠕变：指在恒定荷载作用条件下，变形随时间逐渐增长的现象2、蠕变的过程（典型蠕变阶段划分）；答：根据应力状态的变化可将此蠕变过程划分为四个阶段。（1）、瞬时变形：即常应力刚刚作用于岩石试件上就出现的弹性应变eε；（2）、初始蠕变或阻尼蠕变，也称第一蠕变阶段：对应着区域Ⅰ。在此区域应变ε最初随时间增长较快，但增长速率随时间逐渐降低。这个过程可能伴随着“稳定的”微裂隙以逐渐减小的速率慢慢扩展;（3）、稳

6、态蠕变或等速蠕变，也称第二蠕变阶段：对应着区域Ⅱ。在此区域曲线有近似常数的斜率，即应变随时间呈近于等速的增长；（4）、加速蠕变（第三蠕变阶段）：对应着区域Ⅲ。其应变速率加快并迅速导致破坏。这个过程可能伴随着“不稳定”的微裂隙的快速张开。3、蠕变对于钻井工程的影响（井径缩小的影响及其措施－钻柱遇阻、下套管遇阻；安全施工时间段－加速蠕变前完成下套管、注水泥作业；套管抗外挤载荷的确定－考虑上覆岩层压力为最大外挤载荷）。岩石力学作业31、岩石的主要弹性常数？三轴应力试验方法？答：岩石的主要弹性常数（杨氏弹性模量

7、、泊松比）；三轴应力试验方法（模拟地层应力环境、温度条件下的试验测试，获得地层条件下的岩石力学性质，强度特征，变形特征。课本12页）2、岩石力学：摩尔强度准则答：如右图，材料在极限状态下，剪切面上的剪应力就达到了随法向应力和材料性质而定的极限值时，发生破坏。也就是说，当材料中一点可能滑动面上的剪应力超过该面上的剪切强度时，该点就产生破坏，而滑动面的剪切强度［τ］又是作用于该面上法向应力σ的函数。三向压应力作用下，岩石出现剪切破坏，且仅与最大、最小主应力相关；最大最小主应力差值到达极限，摩尔园与强度曲线相

8、切，出现破坏；强度曲线－滑动面的剪切强度［τ］是作用于该面上法向应力σ的函数。3.岩石力学：库伦－摩尔强度准则答：三向应力作用下，岩石出现剪切破坏，且仅与最大最小主应力有关如右图所示，岩石内任一点发生剪切破坏时，破坏面上的剪应力(τ)应等于或大于材料本身的固有强度(C)（也称之为凝聚力）和作用于该面上由法向应力σ引起的摩擦阻力(σtgφ)之和。岩石力学作业41.地应力来源与计算：应用密度测井的垂直地应力计算中如何考虑地层压力的影响？水平地应