1、 石油工程巖石力學PPT整理之簡答題（3*10=30分）1. 巖石力學的發展歷史分為哪幾個階段？請簡述一下每個階段的特點。答：按其發展進程可劃分四個階段：（1）初始階段（19世紀末-20世紀初） 這是巖石力學的萌芽時期，產生了初步理論，以解決巖體開挖的力學計算問題。（2）經驗理論階段（20世紀初-20世紀30年代） 該階段出現了根據生產經驗提出的地壓理論，并開始用材料力學和結構力學的方法分析地下工程的支護問題。（3）經典理論階段（20世紀30年代-20世紀60年代） 這是巖石力學學科形成的重要階段，彈性力學和塑性力學被引入到巖石力學，確立了一些經典計算公式，形成圍巖和支護共同作用的理論。 巖石

2、力學發展到該階段已經成為一門獨立的學科。 在經典理論發展階段，形成了“連續介質理論”和“地質力學理論”兩大學派。（4）現代發展階段（20世紀60年代-現在）此階段是巖石力學理論和實踐的新進展階段，其主要特點是，用更為復雜的多種多樣的力學模型來分析巖石力學問題，把力學、物理學、系統工程、現代數理科學、現代信息技術等方面的最新成果引入到巖石力學。而電子計算機的廣泛應用為流變學、斷裂力學、非連續介質力學、數值方法、灰色理論、人工智能、非線性理論等在巖石力學與工程中的應用也提供了可能。2. 簡述巖石力學的研究內容。答：(1)巖石的變形特征;(2)巖體的變形與強度;(3)巖石的強度理論;(4)地應力的測

3、量方法;(5)巖體力學的工程應用.3.請簡述巖石的蠕變及其機理。答：巖石的蠕變：巖石在保持應力不變的條件下，應變隨時間延長而增加的現象。 巖石蠕變機理：化學鍵理論、破裂理論、摩擦理論、晶體缺陷理論 4.巖石蠕變可分為哪幾個階段？答：(1)瞬時變形（2)初始蠕變或阻尼蠕變(3)穩態蠕變或等速蠕變(4)加速蠕變。5.為精確描述巖石復雜的蠕變規律，許多學者定義了一些基本變形單元，這些基本單元有哪些？答：這些基本單元有彈性元件（彈簧）、粘性元件（阻尼器）和塑形元件（摩擦塊）。6. 巖石力學的性質有哪些？請簡明闡述一下。答：根據巖石的應力-應變-時間關系，可將力學性質劃分為彈性、塑性、黏性。（彈性是指在

4、一定的應力范圍內，物體受外力作用產生變形，而除去外力（卸荷）后能夠立即恢復其原有的形狀和尺寸的性質；塑性是指物體受力后，在應力超過屈服極限是仍能繼續變形而不立即斷裂，除去外力（卸荷）后變形又不能完全恢復的性質；黏性是指物體受力后變形不能在瞬時完成，且應變速率隨應力的大小而該改變的性質。）根據巖石的變形與破壞的關系，還可以將巖石性質劃分為脆性和延性。（脆性是指物體受力后，變形很小是就發生破裂的性質；延性是指物體能承受較大變形而不喪失其承載力的性質。）7.列舉幾種巖石蠕變模型，說明其物理含義并寫出其結構符號。答：（1）麥克斯韋爾模型：簡稱M體，由彈簧和阻尼器串聯而成，模型符號可寫成：M=H-N （

5、2）開爾文模型：將彈簧元件與粘性元件并聯而成的模型稱為開爾文模型，簡稱K模型。其結構符號為： （3）柏格斯模型：麥克斯韋爾模型與開爾文模型串聯形成的組合模型稱為柏格斯模型。其模型符號：8.簡述巖石的庫侖-納維爾準則？庫倫納維爾破壞準則是： 為巖石剪切面的抗剪強度；為巖石固有剪切強度，它與粘聚力C相當，為剪切面上的摩擦阻力，而為剪切面上的正應力；為巖石內摩擦系數。這個準則認為巖石沿某一面發生剪切破裂，不僅與該面上剪切力大小有關，而且與該面的正應力有關。巖石并不沿著最大剪應力作用面產生破壞，而是沿著其剪應力與正應力達到最不利組合的某一面產生破裂。9.復雜應力條件下巖石破壞機制有哪些？答：(1)剪切

6、破壞；(2)拉伸破壞；(3)塑性流動。10.試說明摩爾包絡線的特點。答：11.說明格里菲斯準則的內容并指出其理論的局限性。答：內容：他認為：脆性材料中包含有大量的微裂紋和微孔洞。材料的破壞是由于這些微裂紋或孔洞在局部拉應力作用下產生擴展、聯合的結果，而巖石就是這樣一種包含大量微裂紋和孔洞的脆性材料。局限性：（1）Griffith在假設中忽略了裂隙與一定壓力下可能產生閉合的事實，造成理論值與實測值之間有一定的差別；（2）Griffith理論只說明了裂縫何時開始破裂，但不能說明裂縫是如何擴展或傳播的。12.什么是巖石的孔隙度？什么是巖石的滲透率？答：巖石的孔隙度：指巖石單元中孔隙體積V與實體骨架體

7、積Vs之間的比率：巖石的滲透率：用于表征巖石滲透能力的一個參數13.簡述達西定律及其應用范圍。答：達西滲透率定律： 應用范圍/前提條件：（1）假設流體與巖石之間不發生物理化學反應；（2）滲流介質中只存在一種流體。14.解釋兩相多孔介質應力應變方程中各項的具體含義。答：、G（剪切模量）為拉梅常數；C、M為描述兩相介質的附加彈性模量；C是固體與流體變形之間的耦合參數，M是孔隙流體彈性性質的表征量。15.簡述油藏壓實機理。答：油藏壓實是巖石所受壓應力超過了巖石的抗壓強度并發生塑性變形的過程。16.流體飽和多孔介質模型有何特點：（1）固體沒有固結；（2）液體和固體的力學特性相互獨立。17.地應力的成因

8、有哪些？答：(1)地幔熱對流；(2)板塊邊界受壓；(3)巖漿侵入；(4)巖體自重應力場；(5)地質構造應力；(6)地表剝蝕；(7)水壓與熱應力。18. 進行地應力研究的意義。答： （1）是所有地質力學問題中重要的初始條件； （2） 是勘探、鉆井及油藏等石油工程的重要參數； （3）是鉆井工程中井壁穩定分析的重要參數； （4）是采油工程中出砂防砂分析的重要參數； （5）是油氣層增產改造措施制定的重要參數。19. 地應力的確定方法有哪些？答：（1）滯彈性應變恢復法；（2）差應變分析（DS）法；（3)聲發射法；（4）波速各向異性。20. 井壁不穩定的危害。答：（1）縮徑；（2)井漏；（3）井塌。21.

9、 井壁不穩定的原因以及穩定井眼的措施。答：原因：（1）如果井眼內的泥漿密度過低，井壁應力將超過巖石的抗剪強度而產生剪切破壞（表現為井眼坍塌擴徑或屈服縮徑）；（2）如果泥漿密度過高，井壁將產生拉伸應力，當拉伸應力大于巖石的抗拉強度時，將產生拉伸破壞（表現為井漏）。措施：在工程實際中，可以通過調整泥漿密度，來改變井眼附近的應力狀態，達到穩定井眼的目的。22. 井壁失穩的影響因素有哪些？答：（1）地質力學因素，如原地應力狀態；（2）巖石的綜合性質，巖石的強度和變形特征等；（3）鉆井液的綜合性質；（4）其它工程因素，如打開井眼的時間、裸眼長度等。23. 井壁穩定的研究方法。答：主要有三種：一是泥漿化學

10、研究，二是巖石力學研究，三是化學和力學耦合起來研究。24.影響裂縫延伸的主要因素。（寫三四個差不多了）答：（1）地層中不同層位的地應力；（2）裂縫地層的相對厚度；（3）地層之間的邊界狀況；（4）地層彈性模量、泊松比、斷裂韌性等巖石力學參數的分布；（5）裂縫內的壓裂梯度；（6）地層中孔隙壓力的分布；（7）地層中的孔隙度、滲透率等物理參數。25. 出砂的機理。答：（1）剪切破壞機理；（2）拉伸破壞機理。兩種機理同時作用并相互影響,剪切引起地層破壞后，地層顆粒更容易在產液拖拽力作用下發生運移。26. 影響出砂的因素。答：（1）地質因素；（2）開采因素；（3）完井因素。27. 出砂原因。答：（1）巖石的膠結強度：膠結物少、膠結強度低是油井出砂的主要內因；（2）巖石的應力狀態；（3）開采因素的影響；（4）注水井停注的影響 ，是注水井出砂的主要原因。2