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岩石力学

1、简述岩石的分类及其特点。答：根据岩石的地质成因可将岩石分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。

①岩浆岩：是岩浆冷却凝结而形成的岩石。该岩石具有一定的可塑性，化学成分复杂，多为各种金属矿物，并含有一定的酸性和碱性成分。根据成岩环境的不同，又可将岩浆岩分为深成岩、浅成岩和喷出岩三类。

②沉积岩：是指风化产物经搬运、沉积、胶结和成岩作用而形成的岩石。具有层理构造，岩性一般具有明显的各向异性。按照形成条件和构造特点，沉积岩可以分为火山碎屑岩、胶结碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩等。③变质岩：是在已有岩石的基础上，经过变质混合作用而形成的岩石。同一岩层随着矿物组分及组织结构的不同而发生变异，在变质作用力的影响下，形成了变质岩特有的片理、剥理、板理、片麻结构、流劈理、流动扭曲褶皱等，而这些现象使得变质岩具有极为明显的不均质性和各向异性。

2、简述岩石的基本构成。答：岩石的基本结构是由岩石的物质成分和结构两大方面来决定。①岩石中主

要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、辉石、方解石、赤铁矿等，它们的含量因岩石的成因而异，岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。②岩石的结构：是指岩石矿物颗粒相互之间的关系包括颗粒的大小、形状、排列、结构联结特点及岩石中的微结构面。岩石的结构联结分为结晶联结和胶结联结；微结构面包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂缝等。岩石的结构联结和微结构面对岩石的工程性质影响最大。

3、简述岩石的微观结构及其特点。答：岩石的微观结构是以岩石内部结构的不完善性和颗粒间的胶结情

况的不均匀性为特点进行研究的。岩石是矿物颗粒的集合体，岩石中的矿物颗粒是由胎体胶结在一起，或在颗粒的界面处靠接触力而连接在一起，岩石的强度首先决定于胎体的强度和颗粒间的接触面积，同类岩石的强度与颗粒的接触面积成正比，与颗粒的尺寸成反比。岩石的基本力学性质将取决于组成矿物颗粒间的联结情况，岩石的微观结构特点使岩石多数岩石具有内部孔隙空间，孔隙度随岩石类型和结构而异。

4、简述岩石的宏观结构及其特点答：岩石的宏观结构是以岩石的断裂（裂缝性）和层理等为特点进行研

行的平面分裂为薄片的能力，常常发生于单相地质构造压力作用的方向，岩石在宏观结构上的特点使岩石具有不均匀性和各向异性，影响岩石的力学性质，尤其是变形特征和强度特征，岩石的宏观结构特点是对岩石进行深入研究的基础。

5、影响岩石力学性质的因素有哪些?答：岩石的力学性质是指岩石抵抗外力作用的性能，即变形特征和强度特征。影响岩石力学性质的因素归纳起来有两方面：①岩石的地质特征，包括岩石的矿物组成、岩石的结构特征、岩石的构造等，这是造成岩石具有不同力学性质的本质原因；②岩石形成后所受外部环境因素的影响，包括温度的作用、水的作用、风化剥蚀作用以及冲击加载速度的影响。

6、简述莫尔库仑(Mohr—Coulomb)强度理论确定岩石破坏的条件。答：根据莫尔库仑强度理论可知，材

料的某一点破坏取决于它的最大主应力σ1和最小主应力σ3，而与中间应力无关。莫尔—库仑强度条件为：τf=c+σtanφ式中，τf?岩石的抗剪强度；c?岩石的凝聚力；σ?正应力；φ?岩石的内摩擦角

也可以写成：(σ1?σ3)/(σ1+σ3+2ccotφ)=sinφ；当σ1和σ3满足以上式子时，岩石就开始破坏。破坏面法线与最大主应力方向夹角为：α=450+φ/2另外，也可以在τ?σ平面上作出岩石内某一点应力状态下的莫尔应力圆，如果所作的应力圆在莫尔包络线以内，说明该点没有破坏；如果所作的应力圆与莫尔包络线相切或相割，说明该点开始破坏或已经破坏。

7、什么是岩石的蠕变？岩石蠕变分哪三个阶段？画出岩石蠕变的典型曲线。

t 而增长的现象。岩石蠕变分为三个阶段：在I阶段内，应变—时间曲线向下弯曲，称为初期蠕变或暂时蠕变；在II阶段内，曲线具有近似不变的斜率，称为二次蠕变或稳定蠕变；在III阶段内，称为加速蠕变或第三期蠕变，这种蠕变导致迅速破坏。岩石蠕变的典型曲线如下所示：

8、地应力的概念？垂直地应力、水平地应力及其计算表达？答：地应力是存在

力或原岩应力。在地质力学中常把构造应力叫做地应力。垂向地应力：地壳中主要由重力应力构成、基本上呈垂直向的主应力；水平地应力：主要由地壳中岩石侧向应力和水平向构造应力构成，基本上呈水平向的主应力。铅垂主应力（上覆岩层压力）：σV=∫(z)g dz

最大水平主应力最小水平主应力其中，ρ(z)为埋深为z处的岩石密度，g为重力加速度。

9、简述水力压裂法测量地应力的原理与方法，画出水力压裂压力典型曲线。

答：当井眼压力足够高时，井壁会劈开一条裂

缝，这一过程称为水力压裂。水力压裂法是目

前最准确的地应力测试方法(主要是指最小水平

主应力和地应力方向)，它的结果往往作为检验

其他方法精度的标准。在利用油层压裂数据进

行地应力分析时，可以用裂缝闭合压力给出较

为准确的最小地应力数据，并根据裂缝扩展方

位确定最大水平地应力方向。裂缝总是沿着最

有利的方向扩展和传播，一般的情况下裂缝沿

垂直于最小主地应力的方向扩展。由于最小主

地应力一般都是水平方向，因此裂缝一般是垂

直缝，对于直井，现场施工时，只要选择合适

层位，利用低排量泵注设备、井下关闭装置和

井下压力计；采用适当的施工方案；进行几个完整周期的压裂；利用多种裂缝闭合压力识别方法；就可提

高水力压裂地应力测试和解释的精度。现有的水力压裂最大水平地应力计算公式是建立在裸眼井基础上的，因此，不能用套管井水力压裂数据计算最大水平主应力。利pf,ps,pr三个从压裂压力曲线上可以直接读得的压力值，即可反算地层地应力：

水力压裂压力典型曲线如下图所示:

10、什么是凯塞效应试验？简述声发射凯塞尔效应法测量地层地应力的基本原理。

塞尔效应。声发射活动的频率或振幅与应力有一定关系，岩石受力发生微破裂，微破裂发生的频率随着应力的增加而增加，在单调增加应力作用下，当应力达到过去已施加过的最大应力时，声发射明显增加。在声发射信号随载荷变化的关系曲线上找出声发射信号突然明显增加处，记录下此处载荷大小，即为岩石在该地下该方向上所受的地应力。

11、简述确定最大主地应力方向的方法。答：①井壁崩落椭圆法确定地应力方向的基本原理：目前确定构

眼是目前常用且较准确的一种方法。②井壁崩落椭圆的识别标志：现代构造应力场导致井壁崩落椭圆具有明显的长轴方位。在地层倾角测井记录上，一条井径曲线比较平直或等于钻头直径，而另一条井径曲线则比钻头直径大得多，而非应力孔眼井径曲线上表现为钻头孔截面没有明显的长轴方向。

12、简述孔隙压力的变化对地应力的影响。答：油田在长期开发过程中，采油过程使地层的孔隙压力降低，注水过程使地层的孔隙压力升高。这一过程反复进行，使地层压力系统变得异常复杂，储层段的孔隙压力由于注采制度的变化已不是原始的地层孔隙压力。许多地区的勘探开发经验表明，如对开发区块的地层孔隙压力剖面掌握不清或缺乏整个区块地层压力资料，往往会造成开发方案和措施的失误和不当，出现井涌、井喷、井漏及井壁失稳等井下事故和复杂情况，影响整个区块的勘探开发进程，而且还会污染油层。对于开发区块地层压力的预测，国内主要有三种方法：大庆油田的压力梯度剖面法、辽河油田的压降坡度法和中原油田的利用周围开发井的动态资料预测法。这些方法都没有解决地层孔隙压力变化是先引起地应力变化，再引起地层破裂压力、地层坍塌压力变化的问题。

13、岩石的动、静态弹性参数一般具有什么样的关系？答：岩石力学特性参数包括有岩石泊松比、杨氏模量、切变模量、体积模量、岩石硬度、抗剪强度、抗压强度、抗钻强度等，岩石弹性参数的静态值和动态值存在着一定的差值，静态弹性模量普遍小于动态弹性模量，而静态泊松比有的大于动态泊松比，有的小于动态泊松比。

14、常用的计算岩石力学弹性参数的测井数据包括哪几个？。答：常用的计算岩石力学弹性参数所需测井数据：纵波时差、横波时差、岩石密度、泥质含量等。如计算岩石抗压强度时需要：纵横波时差、密度、泥质含量，GR测井数据可以确定泥质含量。

15、影响井壁稳定的主要因素有哪些？答：影响井壁稳定的因素概括起来可分为四大类：①地质力学因素，它们。②岩石的综合性质，如岩石的强度和变形特征等、孔隙度、含水量、粘土含量、组成和压实情况等。③钻井液的综合性质，化学组成、连续相的性质、内部相的组成和类型、与连续相有关的添加剂类型、泥浆体系的维护等。④其它工程因素，包括打开井眼的时间、裸眼长度、井身结构参数（井深、井斜角、方位角）、压力激动和抽吸等。这些因素和参数之间相互作用、相互影响，使井壁稳定问题变得非常复杂。16、从井壁应力分布对于岩石强度影响的角度分析坍塌压力在井壁稳定中的作用。

Drucker-Prager准则。根据井壁上的主应力分量的相对大小不同，可能存在几种破坏情况。在的情况下，根据Mohre-Coulomb准

则有：

若井眼压力低于上式的值，井壁就会发生剪切破坏（井壁坍塌）。随着井眼压力的提高会出现的情况，根据莫尔一库仑准则可知，剪切破坏存在一个低限和一个高限，在低限和高限之间井壁才能保持稳定。井壁应力分量与圆周角θ有关，当θ=±90度时，cos 2θ= ?1；σθ最大。对于的情况，剪切破坏最先出现在最小

水平地应力的方向。

17、从岩石力学角度分析地层孔隙压力变化对于地层出砂的影响。答：地层孔隙压力的变化主要取决于孔孔隙度大于30%，地层出砂较为严重，地层孔隙度在20%--30%之间，地层出砂减缓，地层孔隙度小于20%，则出砂轻微。

1、地应力，地应力的由来，影响地应力的因素。答：地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，主要由重力应力构成、基本上呈垂直向的主应力；水平地应力：主要由地壳中岩石侧向应力和水平向构造应力构成，基本上呈水平向的主应力。

地应力的成因：主要与地球的各种运动过程有关，包括：板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等；另外，温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其它物理化学变化等也也可引起相应的应力场，其中，构造应力场合重力应力场是现今应力场的主要组成部分。影响地应力的因素：地球的各种构造运动或板块运动、地形、地表剥蚀、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等。

2、岩石弹性常数、强度，及其获得的方式／方法。答：岩石力学特性参数包括有岩石泊松比、杨氏模量、法测井（自然电位测井）、声波测井（纵波时差、横波时差、井周声波成像测井、变密度测井、）、核测井（伽玛测井、中子测井、核磁测井）。

3、岩石力学强度准则，摩尔－库仑准则的假设、表示方法、应用。

答：主要有6个强度准则：最大正应力理论（认为材料的破坏只取决于绝对值最大的正应力，此理论只适用于单向应力状态及脆性岩石在两向应力状态下的受拉情况）、最大正应变理论（该理论材料的破坏取决于最大正应变，适用于脆性材料，对塑性材料不能使用）、最大剪应力理论（该理论材料的破坏取决于最大剪应力，适用于塑性岩石但不适用于脆性岩石，没有考虑中间应力的影响）、八面体剪应力理论（考虑了中间应力，适用于塑性材料）、莫尔—库仑强度理论、格里菲斯强度理论（材料内的裂缝在外力作用下产生应力集中，当超过抗拉强度时，裂缝扩展导致破坏，认为这个更符合实际情况）。

莫尔—库仑准则的假设：材料内某一点的破坏，主要取决于它的最大主应力σ1和最小主应力σ3，而与中间应力无关。莫尔—库仑强度条件为：τf=c+σtanφ式中，τf?岩石的抗剪强度；c?岩石的凝聚力；σ?正应力；φ?岩石的内摩擦角也可以写成：(σ1?σ3)/(σ1+σ3+2ccotφ)=sinφ；当σ1和σ3满足以上式子时，岩石就开始破坏。破坏面法线与最大主应力方向夹角为：α=450+φ/2

另外，也可以在τ?σ平面上作出岩石内某一点应力状态下的莫尔应力圆，如果所作的应力圆在莫尔包络线以内，说明该点没有破坏；如果所作的应力圆与莫尔包络线相切或相割，说明该点开始破坏或已经破坏。

4、岩石蠕变问题／研究方法／蠕变特征。岩石的蠕变就是指在应力σ不变的情况下岩石变形（或应变ε）随着时间t而增长的现象。研究的方法是：单轴蠕变试验，也常常采用简单的机械模型来研究，如弹性模型和粘性模型。岩石蠕变分为三个阶段：在I阶段内，应变—时间曲线向下弯曲，称为初期蠕变或暂时蠕变；在II阶段内，曲线具有近似不变的斜率，称为二次蠕变或稳定蠕变；在III阶段内，称为加速蠕变或第三期蠕变，这种蠕变导致迅速破坏。岩石蠕变的典型曲线如下所示：

5、井壁稳定研究方法，坍塌应力与井壁稳定的关系，井壁稳定的应力分析方法。

合起来研究。①从泥浆化学方面研究井壁稳定，主要研究泥页岩水化膨胀的机理，寻找抑制泥页岩水化膨胀的化学添加剂和泥浆体系，最大限度地减少钻井液对地层的负面影响。②岩石力学研究主要包括原地应力状态的确定、岩石力学性质的测定、井眼围岩分析，最终确定保持井眼稳定的合理泥浆密度。③泥浆化学和岩石力学藕合起来研究，尽可能多地搜集井眼情况资料（如井眼何时以何种方式出现复杂情况），尽可能准确地估计岩石的性能，确定起主要作用的参数有哪些。坍塌应力与井壁稳定的关系：井壁坍塌时，井壁上发生的是剪切破坏，常用的破坏准则有Mohre-Coulomb准则和Drucker-Prager准则。根据井壁上的主应力分量的相对大小不同，可能存在几种破坏情况。在的情况下，根据Mohre-Coulomb准则有：

若井眼压力低于上式的值，井壁就会发生剪切破坏（井壁坍塌）。随着井眼压力的提高会出现的情况，根据莫尔一库仑准则可知，剪切破坏存在一个低限和一个高限，在低限和高限之间井壁才能保持稳定。井壁应力分量与圆周角θ有关，当θ=±90度时，cos 2θ= ?1；σθ最大。对于的情况，剪切破坏最先出现在最小水平地应力的方向。

6、地层出砂与地应力的关系，影响因素，强度准则的应用。

答：从力学机理上来看，弱固结砂岩油藏的出砂是一个流固耦合的过程，它包括应力作用产生的力学破坏、流体作用对砂粒的拖曳运移以及破坏区的扩展三个方面。

油层出砂原因：(1)、产层胶结状况；(2)、地应力的影响；(3)、流速及生产压差的影响；(4)、油层开采后期地层压力下降；(5)、介质变化（包括水的影响、油流粘度的影响、流体PH值对出砂的影响、温度的影响）；(6)、塑性区渗透率的影响；(7)、气侵对出砂的影响；(8)、交替开、关井的影；(9)、射孔完善程度差及射孔参数的影响；(10)、不适当的措施或管理

强度准则的应用：采用岩石力学的理论和方法，分析射孔孔眼周围岩石应力场对孔道稳定性的影响，将反映储层岩石胶结强弱的抗压强度与岩石破坏的Drucker-Prager准则进行比较，从而建立的射孔完井临界出砂预测模型，判断岩石是否屈服，预测油井是否出砂，并计算其临界出砂参数。

7、水力压裂中岩石力学的应用，裂缝面与地应力的关系。

答：在压裂施工过程中，水力裂缝的起裂缝是先在地层最小水平应力剖面的最低应力段开始，裂缝的高度也是先在最低应力段扩展，裂缝高度的升高和降低的动态变化是由地层剖面上的最小水平主应力的变化而变化的。剖面上每段应力的差异都影响着裂缝缝高的变化，当裂缝中的压力值大于某一段的水平主应力值时，裂缝将穿透这一段；当裂缝中的压力值小于某一段的水平主应力值时，这一段将起到遮挡的作用，裂缝就不能穿透这一层。由此可见，油层和隔层的最小水平主应力在垂向剖面上的大小变化，直接影响着裂缝的高低。油层、隔层的最小水平主应力在垂向剖面上的变化情况主要有四种：油层在低应力区、油层在高应力区、油层在较高应力区和油层在高低应力交界处。

裂缝总是沿着最有利的方向扩展和传播，一般的情况下裂缝沿垂直于最小主地应力的方向扩展。由于最小主地应力一般都是水平方向，因此裂缝一般是垂直缝

8、需要压裂的水平井中，水平段走向确定方法与原则。答：压裂裂缝方向沿最大主应力方向延伸，采用主应力，裂缝导流能力好，而且人工裂缝可与天然裂缝沟通。

9、地应力对于套管变形问题。答：盐膏层特殊性质导致盐层套管损坏研究表明，在盐岩层或泥岩层及其它蠕变率高的地层，由于地层蠕变，产生塑性流动，井壁四周的地层向井眼中心挤压，或早或迟的地层上覆压力会部分或全部作用到套管上。一般高强度套管本身的强度很难抵御这样大的外挤力。同时，盐膏层对金属的腐蚀性很强，当管材受到腐蚀后，其强度就会大大下降，导致套管加速损坏。盐岩蠕变导致套管外挤力增大：尽管人们已普遍认识到盐层蠕变等性质会造成套管的损坏，但盐岩蠕变导致套管外挤力增大。盐层溶解引起套管损坏：随着盐层溶解和空洞的增大，上覆地层在重力作用下会发生坍塌，使地层与套管产生部分接触与点接触，形成非均匀载荷和点载荷。在一些特定条件下，块状岩石的下落还会冲击套管，形成冲击载荷。

10、开发过程中地应力变化。答：油田开发活动，如油气开采。注水、汽或气、火烧油层、大型压裂等将会引起地层孔隙压力和地层温度等的显著改变，影响其地应力状态，导致产层变形或破坏，并有可能使重复压裂裂缝转向。

11、压裂过程中孔隙压力变化对于破裂压力的影响。答：油田在长期开发过程中，采油过程使地层的孔隙的孔隙压力由于注采制度的变化已不是原始的地层孔隙压力。许多地区的勘探开发经验表明，如对开发区块的地层孔隙压力剖面掌握不清或缺乏整个区块地层压力资料，往往会造成开发方案和措施的失误和不当，出现井涌、井喷、井漏及井壁失稳等井下事故和复杂情况，影响整个区块的勘探开发进程，而且还会污染油层。对于开发区块地层压力的预测，国内主要有三种方法：大庆油田的压力梯度剖面法、辽河油田的压降坡度法和中原油田的利用周围开发井的动态资料预测法。这些方法都没有解决地层孔隙压力变化是先引起地应力变化，再引起地层破裂压力、地层坍塌压力变化的问题。

12、地层破裂压力与岩石强度的关系。

13、天然裂缝及其裂缝面与地应力的关系。答：当储层为均质体时，压裂裂缝的形态受现今地应力场的特征控制，当储层有天然裂缝存在时，天然裂缝的强度很低或为零，使得岩石的均一性受到破坏，从而影响压裂裂缝的产状。当岩石为均质体时，在与井壁平行的最大主应力方向上，地层的破裂压力为：

油气储层，特别是低渗透储层中，一般发育有2-4组按一定规律分布的天然裂缝，且一般以高角度裂缝为主。在人工压裂造缝时，由于天然裂缝的抗张强度小于岩石的抗张强度，因此，若条件合适，天然裂缝将优先张开并相互连通形成压裂裂缝，使压裂裂缝不再严格地沿着最大主应力方向延伸。

14、地应力分布特点，构造应力叠加问题。

答：①地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数；②实测垂直地应力基本上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也随深度成线性增长关系；⑥最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大，显示出很强的方向性。

构造应力叠加问题：多次复杂的地壳运动，使地下产生了极其复杂的不同形态、不同方位、不同性质、不同等级以及不同次序的构造形迹，就是说构造应力场实质上是随时间演化的、非稳定应力场。由于构造应力的作用，使得原地应力状态发生很大的变化，最大水平地应力有可能超过上覆岩层压力。

15、声发射试验确定地应力的原理与方法。答：岩石的声发射现象最重要的特征是其对受过的应力履历的一种“记忆”效应，这种效应被称作岩心的凯塞尔效应。声发射活动的频率或振幅与应力有一定关系，岩石

受力发生微破裂，微破裂发生的频率随着应力的增加而增加，在单调增加应力作用下，当应力达到过去已施加过的最大应力时，声发射明显增加。在声发射信号随载荷变化的关系曲线上找出声发射信号突然明显增加处，记录下此处载荷大小，即为岩石在该地下该方向上所受的地应力。

岩石力学性质试验

岩石力学性质试验一、岩石单轴抗压强度试验 1.1概述当无侧限岩石试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。在测定单轴抗压强度的同时，也可同时进行变形试验。不同含水状态的试样均可按本规定进行测定，试样的含水状态用以下方法处理：（1）烘干状态的试样，在105～1100C下烘24h。（2）饱和状态的试样，使试样逐步浸水，首先淹没试样高度的1/4，然后每隔2h分别升高水面至试样的1/3和1/2处，6h后全部浸没试样，试样在水下自由吸水48h；采用煮沸法饱和试样时，煮沸箱内水面应经常保持高于试样面，煮沸时间不少于6h。 1.2试样备制（1）试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块，试件备制中不允许有人为裂隙出现。按规程要求标准试件为圆柱体，直径为5cm，允许变化范围为4.8～5.2cm。高度为10cm，允许变化范围为9.5～10.5cm。对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许采用非标准试样，但高径比必须保持=2:1～2.5:1。（2）试样数量，视所要求的受力方向或含水状态而定，一般情况下必须制备3个。（3）试样制备的精度，在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。两端面的不平行度最大不超过0.05mm。端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25度。 1.3试样描述试验前的描述，应包括如下内容：（1）岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小，胶结物性质等特征。（2）节理裂隙的发育程度及其分布，并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。（3）测量试样尺寸，并记录试样加工过程中的缺陷。 1.4主要仪器设备钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。游标卡尺、天平（称量大于500g，感量0.01g），烘箱和干燥箱，水槽、煮沸设备。压力试验机。压力机应满足下列要求：（1）有足够的吨位，即能在总吨位的10%～90%之间进行试验，并能连续加载且无冲击。（2）承压板面平整光滑且有足够的刚度，其中之一须具有球形座。承压板直径不小于试样直径，且也不宜大于试样直径的两倍。如大于两倍以上时需在试样上下端加辅助承压板，辅助承压板的刚度和平整光滑度应满足压力机承压板的要求。（3）压力机的校正与检验应符合国家计量标准的规定。

岩石力学复习资料

9．结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？答：结构面的剪切变形、法向变形与岩石强度、结构面粗糙性和法向力有关。 10.结构面力学性质的尺寸效应体现在哪几个方面？答：结构面试块长度增加，平均峰值摩擦角降低，试块面积增加，剪切应力呈现出减小趋势。此外，还体现在以下几个方面：（1）随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大；（2）试块尺寸增加，剪切破坏形式由脆性破坏向延伸破坏转化；（3）尺寸增加，峰值剪胀角减小，结构面粗糙度减小，尺寸效应也减小。 12.具有单结构面的岩体其强度如何确定？答：具有单结构面的岩体强度为结构面强度与岩体强度二者之间的最低值。结构面强度为： σ1 =σ3 + 2 ? (C j+σ3?tgφj ) (1 -tgφj ctgβ ) ? sin 2β 岩体强度为： σ=1 + sin φσ+ 2 ?C? cosφ 1 - sin φ 3 1 - sin φ1 18.岩体质量分类有和意义？答：为了在工程设计与施工中能区分岩体质量的好坏和表现在稳定性上的差别，需要对岩体做出合理分类，作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的依据之一，也是岩石力学与工程应用方面的基础性工作。

19.CSIR 分类法和Q 分类法各考虑的是岩体的哪些因素？答: 岩体地质力学分类是由岩体强度、RQD 值、节理间距、单位长度的节理条数及地下水５种指标分别记分，然后累加各项指标的记分，得出该岩体的总分来评价该岩体的质量。CSIR=A+B+C+D+E＋F A——岩体强度（最高15 分）； B——RQD 值（最高分20 分）； C——节理间距（最高分 20 分） D——单位长度的节理条数（最高分30 分） E——地下水条件（最高分 15 分）。 F——节理方向修正分（最低－ 60，见表2-17b）巴顿岩体质量（Q）分类由Barton 等人提出的分类方法： Q ＝RQ D ? J r ? J w

岩体课后答案

1．构成岩石的主要造岩矿物有正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、赤铁矿。 2．为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？答：基性岩石和超基性岩石主要由易风化的橄榄石、辉石及基性斜长石组成。所以基性岩石和超基性岩石非常容易风化。 3、常见岩石的结构连结类型有那几种？ 1.结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。 2.胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。4．何谓岩石中的微结构面，主要指那些，各有什么特点？答：岩石中的微结构面（或缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。它包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。矿物的解理面：是指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。晶粒边界：矿物晶体内部各粒子都是由各种离子键、原子键、分子键等相连结。由于矿物晶粒表面电价不平衡而使矿物表面具有一定的结合力，但这种结合力一般比起矿物内部的键连结力要小，因此，晶粒边界就相对软弱。微裂隙：是指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂迹线，也称显微裂隙。粒间空隙：多在成岩过程中形成，如结晶岩中晶粒之间的小空隙，碎屑岩中由于胶结物未完全充填而留下的空隙。粒间空隙对岩石的透水性和压缩性有较大的影响。晶格缺陷：有由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷，也有由于化学比例或原子重排列的毛病所产生的物理上的缺陷。它与岩石的塑性变形有关。 5．自然界中的岩石按地质成因分类，可分为几大类，各大类有何特点？答：根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩特点： 1）深成岩：常形成较大的入侵体。颗粒均匀，多为粗-中粒状结构，致密坚硬，孔隙很小，力学强度高，透水性较弱，抗水性较强。2）浅成岩：成分与深成岩相似，但产状和结构都不相同，多为岩床、岩墙和岩脉。均匀性差，与其他岩种相比，它的性能较好。3）喷出岩：结构较复杂，岩性不均一，连续性较差，透水性较强，软弱结构面比较发育。沉积岩特点：1）火山碎屑岩：具有岩浆和普通沉积岩的双重特性和过渡关系，各类火山岩的性质差别很大。2）胶结碎屑岩：是沉积物经过胶结、成岩固结硬化的岩石。其性质取决于胶结物的成分、胶结形式和碎屑物成分和特点。3）粘土岩：包括页岩和泥岩。其性质较差。4）化学岩和生物岩：碳酸盐类岩石，以石灰石分布最广。结构致密、坚硬、强度较高。变质岩特点：是在已有岩石的基础之上，经过变质混合作用后形成的。在形成过程中由于其形成的温度和压力的不同而具有不同的性质，形成了变质岩特有的片理、剥理和片麻结构等。据有明显的不均匀性和各向异性。变质岩特点1）接触变质岩：侵入体周围形成岩体。岩体透水性强，抗风化能力降低。2）动力变质岩：构造作用形成的断裂带及附近受到影响的岩石。它的胶结不好，裂隙、孔隙发育，强度低，透水性强。3）区域变质岩：这种变质岩的分布范围广，岩石厚度大，变质程度均一。一般块状岩石性质较好，层状片状岩石性质较差。 6．表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？答：指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重、容重、孔隙率、水理性等基本属性。 7、岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式: (1)X状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (2)单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (3)拉伸破坏，破坏面上的拉应力超过了该面的抗拉强度，导致岩石受拉伸破坏。 9、什么是全应力-应变曲线？为什么普通材料实验机得不出全应力-应变曲线？答：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质的变化规律。由于材料试验机的刚度小，在试件压缩时，其支柱上存在很大的变形和变形能，在试件快要破坏时，该变形能突然释放，加速试件破坏，从而得不出极限压力后的应力应变关系曲线。 11.在三轴压缩试验条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？答：三轴压缩条件下，应力应变曲线如图1-31、1-32所示，围压对岩石变形的影响主要有： (1)随着围压(σ2= σ3) 的增大，岩石的抗压强度显著增加； (2)随着围压(σ2= σ3) 的增大，岩石破坏时，岩石的变形显著增加； (3)随着围压(σ2= σ3) 的增大，岩石的弹性极限显著增加； (4)随着围压(σ2= σ3) 的增大，岩石的应力应变曲线形态发生明显的改变，岩石的性质发生了变化，由弹脆性---弹塑性---应变硬化。抗压强度显著增加； 12.什么是莫尔强度包络线？如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线？答：三轴抗压强度实验得出：对于同一种岩石的不同试件或不同实验条件（不同的围压时的最大轴向压力值）给出了几乎恒定的强度指标值（直线性强度曲线时为岩石的内聚力和内摩擦角）。这一强度指标以莫尔强度包络线的形式给出.在不同围压条件下，得出不同的抗压强度，因而可以做出不同的莫尔应力圆,这些莫尔应力圆的包络线就是莫尔强度包络线。 16.线弹性体、完全弹性体、弹性体三者的应力-应变关系有什么区别？答：完全弹性体：循环加载时的σ -ε关系为曲线。加载路径与卸载路径完全重合。线弹性体：循环加载时的σ -ε关系为直线。加载路径与卸载路径完全重合。弹性体岩石：加载路径与卸载路径不同，但反复加载与卸载时，应力应变关系总是服从此环路的规律。 19.影响岩石力学性质的主要因素有哪些，如何影响的？答：影响岩石力学性质的主要因素有水、温度、加载速度、风化程度及围压。 (1) 水对岩石力学性质的影响 1）连结作用：束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧，起连接作用。 2）润滑作用：由可溶盐、胶体矿物连接的岩石，当有水入侵时，可溶盐溶解，胶体水解，导致矿物颗粒间连接力减弱，摩擦力减低，从而降低岩石的强度。 3）水楔作用：当两个矿物颗粒靠得很近，有水分子补充到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸附力将水分子拉

高等岩石力学试题答案1

1. 简述岩石的强度特性和强度理论，并就岩石的强度理论进行简要评述。答：岩石作为一种天然工程材料的时候，它具有不均匀性、各向异性、不连续等特点，并且受水力学作用显著。在地表部分，岩石的破坏为脆性破坏，随着赋存深度的增加，其破坏向延性发展。岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破坏。当然岩石的破坏与诸多因素有关，如温度、应变率、湿度、应变梯度等。但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响，其他因素影响研究并不深入，故未予考虑。 (1). 剪切强度准则 a. Coulomb-Navier 准则 Coulomb-Navier 准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破坏，它不仅与该剪切面上剪应力有关，而且与该面上的正应力有关。岩石并不沿着最大剪切应力作用面产生破坏，而是沿其剪切应力和正应力最不利组合的某一面产生破裂。即： ?στtan +=C 式中?为岩石材料的内摩擦角，σ为正应力，C 为岩石粘聚力。 b. Mohr 破坏准则根据实验证明：在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性关系。但随着围压的增大，与关系明显呈现非线性。为了体现这一特点，莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程，即： ()στf = 此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等各种曲线形式，具体视实验结果而定。虽然从形式上看，库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广到曲线，但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。 c. 双剪的强度准则 Mohr 强度准则是典型的单剪强度准则，没有考虑第二主应力的作用。我国学者俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发，提出了双剪强度理论和适用于岩土介质的广义双剪强度理论，并得到了双剪统一强度理论： () 3211t b b σσσασ=+--α ασσσ++≤1312 ()t b b σασσσ=-++31211 αασσσ++≥1312 式中α和b 为两个材料常数，是岩石单轴抗拉强度。在主应力空间里，上式代表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表面。 (2). 屈服强度准则 a. Tresca 屈服准则

《岩石力学》复习资料

《岩石力学》复习资料 1.1简述岩石与岩体的区别与联系。答：岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体，力学性质可在实验室测得；岩体是指由背诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面切割的岩块组成的集合体，力学性质一般在野外现场进行测定，因此更接近岩体的实际情况，反映岩体的实际强度。 1.2岩体的力学特征是什么？答：（1）不连续性：岩体受结构面的隔断，多为不连续介质，但岩块本身可作为连续介质看待；（2）各向异性：结构面有优先排列位向的趋势，随着受力岩体的结构趋向不同力学性质也各异；（3）不均匀性：结构面的方向、分布、密度及岩块的大小、形状和镶嵌状况等在各部位都很不一致，造成岩体的不均匀性；（4）岩块单元的可移动性：岩体的变形破坏往往取决于组成岩体的岩石块单元体的移动，这与岩石块本身的变形破坏共同组成岩体的变形破坏；（5）力学性质受赋存条件的影响：在一定的地质环境中，岩体赋存有不同于自重应力场的地应力场、水、气、温度以及地质历史遗留的形迹等。 1.3岩石可分为哪三大类？它们各自的基本特点是什么？答：（1）岩浆岩：由岩浆冷凝形成的岩石，强度高、均匀性好；（2）沉积岩：由母岩在地表经风化剥蚀后产生，后经搬运、沉积和结硬成岩作用而形成的岩石，具有层理构造，强度不稳定，且具有各向异性；（3）变质岩：由岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受高温、高压及化学活动性流体的影响发生变质而形成的岩石。力学性质与变质作用的程度、性质以及原岩性质有关。 1.4简述岩体力学的研究任务与研究内容。研究任务：①建模与参数辨别；②确定试验方法、仪器与信息处理；③现场测试；④实际应用；研究内容：①岩石与岩体的物理力学性质（岩石的物质组成和结构特征，岩石的物理、水理性质，岩块在不同应力状态作用下的变形和强度特征，结构面的变性特征和强度参数的确定等）；②岩石和岩体的本构关系（岩块的本构关系，岩体结构面分类和典型结构面本构关系，岩体的本构关系）；③工程岩体的应力、变形和强度理论（岩体初始应力测量及分布规律，岩体中应力、应变和位移计算，岩体破坏机理、强度理论和工程稳定性维护与评价）：④岩石（岩块）室内

岩石力学课后作业

2.17 不同受力条件下岩石流变具有哪些特性？答：（1）恒应力长期作用下岩石的流变体现为蠕变，蠕变指岩石材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。蠕变可分为三个阶段：第一阶段：蠕变速率（Δε/Δt ）随时间而呈下降趋势。第二阶段：蠕变速率不变，即（Δε/Δt ）为常数，这一段是直线。第三阶段：蠕变速率随时间而上升，随后试样断裂。（2）在应变一定的情况下，岩石的流变体现为松弛，松弛分为立即松弛——变形保持恒定后，应力立即消失到零；完全松弛——变形保持恒定后，应力逐渐消失，直到应力为零；不完全松弛——变形保持恒定后，应力逐渐消失，但最终不能完全消失，而趋于某一值。（3）岩石强度随外荷载作用时间的延长而降低的特性称作岩石的长期强度，岩石长期强度也是岩石流变特性的体现。 2.18 简要叙述常见的几种岩石流变模型及其特点。答：（1）马克斯威尔（Maxwell）模型。这种模型是由弹性单元和黏性单元串联而成，当骤然施加应力并保持为常量时，变形以常速率不断发展。（2）开尔文（Kelvin）模型。它是由弹性单元和黏性单元并联而成，当骤然施加应力时，应变速率随着时间逐渐递减，在t增长到一定值时剪应变就趋于零。（3）广义马克斯威尔模型。该模型由开尔文模型与黏性单元串联而成，剪应力开始以指数速率增长，逐渐趋近于常速率。（4）广义开尔文模型。该模型由开尔文模型与弹性单元串联而成，开始产生瞬时应变，随后剪应变以指数递减速率增长，最终应变速率趋于零，应变不再增长。（5）柏格斯（Burgers）模型。这种模型由开尔文模型与马克斯威尔模型串联而成，蠕变曲线开始有瞬时变形，随后剪应变以指数递减速率增长，最后趋于以不变的速率增长。 2.19 什么是岩石的长期强度？它与岩石的瞬时强度有什么关系？答：岩石的长期强度指岩石强度随外荷载作用时间的延长而降低的性能，即作

高等岩石力学答案

3、简述锚杆支护作用原理及不同种类锚杆的适用条件。答：岩层和土体的锚因是一种把锚杆埋入地层进行预加应力的技术。锚杆插入预先钻凿的孔眼并固定于其底端，固定后，通常对其施加预应力。锚杆外露于地面的一端用锚头固定，一种情况是锚头直接附着在结构上，以满足结构的稳定。另一种情况是通过梁板、格构或其他部件将锚头施加的应力传递于更为宽广的岩土体表面。岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定。岩土锚固的主要功能是： (1)提供作用于结构物上以承受外荷的抗力，其方问朝着锚杆与岩土体相接触的点。 (2)使被锚固地层产生压应力，或对被通过的地层起加筋作用(非顶应力锚杆)。

(3)加固并增加地层强度，也相应地改善了地层的其他力学性能。 (4)当锚杆通过被锚固结构时．能使结构本身产生预应力。 (5)通过锚杆，使结构与岩石连锁在一起，形成一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效地承受拉力和剪力。锚杆的这些功能是互相补允的。对某一特定的工程而台，也并非每一个功能都发挥作用。若采用非预应力锚杆，则在岩土体中主要起简单的加筋作用，而且只有当岩土体表层松动变位时，才会发挥其作用。这种锚固方式的效果远不及预应力锚杆。效果最好与应用最广的锚固技术是通过锚固力能使结构与岩层连锁在一起的方法。根据静力分析，可以容易地选择锚固力的大小、方向及其荷载中心。由这些力组成的整个力系作用在结构上，从而能最经济有效地保持结构的稳定。采用这种应用方式的锚固使结构能抵抗转动倾倒、沿底脚的切向位移、沿下卧层临界面上的剪切破坏及由上举力所产生的竖向位移。岩土的锚杆类型： (1)预应力与非预应力锚杆对无初始变形的锚杆，要使其发挥全部承载能力则要求锚杆头有较大的位移。为了减少这种位移直至到达结构物所能容许的程度，一般是通过将早期张拉的锚杆固定在结构物、地面厚板或其他构件上，以对锚杆施加预应力，同时也在结构物和地层中产生应力，这就是预应力锚杆。预应力锚杆除能控制结构物的位移外，还有其它有点： 1安装后能及时提供支护抗力，使岩体处于三轴应力状态。 2控制地层与结构物变形的能力强。 3按一定密度布臵锚杆，施加预应力后能在地层内形成压缩区，有利于地层稳定。 4预加应力后，能明显提高潜在滑移面或岩石软弱结构面的抗剪强度。 5张拉工序能检验锚杆的承载力，质量易保证。 6施工工艺比较复杂。 (2)拉力型与压力型锚杆显而易见，锚杆受荷后，杆体总是处于受拉状态的。拉力型与压力型锚杆的主要区别是在锚杆受荷后其固定段内的灌浆体分别处于受拉或受压状态。拉力型锚杆的荷载是依赖其固定段杆体与灌浆体接触的界面上的剪应力(粕结应力)由顶端(固定段与自由段交界处)向底端传递的。锚杆工作时，固定段的灌浆体易出现张拉裂缝．防腐件能差。

(完整版)岩石力学考试试题含答案

岩石力学考试试题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（）（ A ）岩体中含有大量的不连续（ B ）岩体中含有水（ C ）岩体为非均质材料（ D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（）。（ A ）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系（ B ）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象（ C ）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象（ D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（）。（A）岩石类型、埋深（B）岩石类型、含水量、温度（C）岩体的完整性和岩石的强度（D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（）。（A）岩石的饱和单轴抗压强度（B）岩石的抗拉强度（C）岩石的变形模量（D）岩石的粘结力 5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（）（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、 B 9、A 10、D

6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（）（A）原生结构面（B）构造结构面（C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（）（A）劈理面（B）解理面（C）结构（D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（）（A）柱状>板状>块状（B）块状>板状>柱状（C）块状>柱状>板状（D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（）（A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体（B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体（C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体（D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体 10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于（）（A）结构面的性质（B）结构体型式（C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑 1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、 B 9、A 10、D 选择题 1、在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为（）。（A）15~30MPa （B）<5MPa （C）5~15MPa （D）<2MPa 2、我国工程岩体分级标准中岩体完整性确定是依据（）。

《岩石力学》复习资料

和结硬成岩作用而形成的岩石，具有层理构造，强度不稳定，且具有各向异性；（3）变质岩：由岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受高温、高压及化学活动性流体的影响发生变质而形成的岩石。力学性质与变质作用的程度、性质以及原岩性质有关。 1.4 简述岩体力学的研究任务与研究内容。研究任务：①建模与参数辨别；②确定试验方法、仪器与信息处理；③现场测试；④实际应用；研究内容：①岩石与岩体的物理力学性质（岩石的物质组成和结构特征，岩石的物理、水理性质，岩块在不同应力状态作用下的变形和强度特征，结构面的变性特征和强度参数的确定等）；②岩石和岩体的本构关系（岩块的本构关系，岩体结构面分类和典型结构面本构关系，岩体的本构关系）；③工程岩体的应力、变形和强度理论（岩体初始应力测量及分布规律，岩体中应力、应变和位移计算，岩体破坏机理、强度理论和工程稳定性维护与评价）：④岩石（岩块）室内实验（室内实验是岩石力学研究的基本手段）；⑤岩体测试和工程稳定监测（岩体原位力学实验原理和方法，岩体结构面分布规律的统计测试，岩体的应力、应变、位移检测方法及测试数据的分析利用，工程稳定准则和安全预测理论与方法）。 1.5 岩体力学的研究方法有哪些？研究方法是采用科学实验、理论分析与工程紧密结合的方法。 ①对现场的地质条件和工程环境进行调查分析，掌握工程岩体的组构规律和地质环境；

(完整版)重庆大学岩石力学往年题

这是我自己搜集的，答案可能不全，仅供参考。 1. 试论述岩石的水理性岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性。包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。 A 天然含水率天然状态下岩石中水的质量m w 与岩石的烘干质量m dr 的比值，称为岩石的天然含水率，以百分率表示，即： %100?= dr m m ω ? B 吸水性定义：岩石在一定条件下吸收水份的性能。影响因素：孔隙的数量、大小、开闭程度和分布情况等。表征岩石吸水性指标吸水率、饱和吸水率、饱水系数。（1）吸水率a ω是岩石在常压下吸入水的质量与其烘干质量dr m 的比值，即 %1000?-= dr dr a m m m ω 式中，0m 为烘干岩样浸水48小时后的总质量。（2）饱和吸水率是岩石在强制状态下岩石吸入水的质量与岩样烘干质量的比值，即 %100?-= dr dr sa sa m m m ω 式中，sa ω为岩石的饱和吸水率；dr m 为真空抽气饱和或煮沸后之间的质量（kg ）。（3）饱水系数w k 是指岩石吸水率与饱和率的比值，即 %100?= sa a w k ωω C 透水性透水性：岩石能被水透过的性能达西定律：当地下水沿着岩石中的孔隙或裂隙流动时，其水流速度与水力梯度成正比，即 dl dh k l h h K -=?--=12ν D 软化性定义：岩石浸水后强度降低的性能软化系数：c cw c σση= 式中：c η为岩石的软化系数 cw σ为饱水岩样的抗压强度(MPa) c σ为自然风干岩样的抗压强度(MPa) E 抗冻性定义：岩石抵抗冻融破坏的性能，岩石的抗冻性常用抗冻系数来表示。抗冻系数： %100?-= c cf c f c σσσ 式中，f c 为岩石的抗冻系数，c σ为岩石动容钱的抗压强度（kpa ）。cf σ为岩样冻融后的抗压强度（kpa ）。 2.论述影响岩石力学性质的主要因素（A ）水对岩石力学性质的影响地下水包括结合水和重力水。对岩石力学性质影响的5个方面：连接作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用（B ）温度对岩石力学性质的影响随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，峰值强度也降低。（C ）加载速度对岩石力学性质的影响随着加荷速度的降低，岩石的延性加大，屈服点降低，峰值强度也降低。（D ）围压对岩石力学性质的影响随着围压的增高，岩石的延性加大，屈服点增加，峰值强度也增加。（E ）风化对岩石力学性质的影响主要表现在以下3个方面：产生新的裂隙、矿物成分发生变化、结构和构造发生变化 3.试论述岩体中的初始地应力及分布规律 a.定义：地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。 b.组成：自重应力、构造应力、热应力、地震应力、扰动应力 c. 地应力的成因大陆板块边界受压、地幔热对流、地心引力、岩浆侵入、地温梯度、地表剥蚀等引起的地应力场。 d.地应力分布的基本规律（归纳） 1)地应力是一个具有相对稳定的非稳定应力场，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

《岩石力学》期末试卷及答案印 (1)

《岩石力学》期末试卷及答案姓名学号成绩一、选择题(每题1分，共20分) 1. 已知岩样的容重为γ，天然含水量为0w ，比重为s G ，40C 时水的容重为w γ，则该岩样的饱和容重m γ为（ A ） A. ()()w s s G w G γγ++-011 B. ()()w s s G w G γγ+++011 C. ()()γγ++-s s w G w G 011 D. ()()w s s G w G γγ+--011 2. 岩石中细微裂隙的发生和发展结果引起岩石的（ A ） A ．脆性破坏 B. 塑性破坏 C. 弱面剪切破坏 D. 拉伸破坏 3. 同一种岩石其单轴抗压强度为c R ，单轴抗拉强度t R ，抗剪强度f τ之间一般关系为（ C ） A.f c t R R τ<< B. f t c R R τ<< C. c f t R R <<τ D. t f c R R <<τ 4. 岩石的蠕变是指（ D ） A. 应力不变时，应变也不变； B. 应力变化时，应变不变化； C. 应力变化时，应变呈线性随之变化； D. 应力不变时应变随时间而增长 5. 模量比是指（A ） A ．岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比 B. 岩石的弹性模量和它的单轴抗压强度之比 C ．岩体的单轴抗压强度和它的弹性模量之比 D ．岩体的弹性模量和它的单轴抗压强度之比 6. 对于均质岩体而言，下面岩体的那种应力状态是稳定状态（ A ） A.??σσσσsin 23131<++-cctg B.?? σσσσsin 23131>++-cctg C. ??σσσσsin 23131=++-cctg D.??σσσσsin 23131≤++-cctg 7. 用RMR 法对岩体进行分类时，需要首先确定RMR 的初始值，依据是（ D ） A ．完整岩石的声波速度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 B. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与不支护自稳时间 C. 完整岩石的弹性模量、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 D. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 8. 下面关于岩石变形特性描述正确的是（ B ） A. 弹性就是加载与卸载曲线完全重合，且近似为直线 B. 在单轴实验中表现为脆性的岩石试样在三轴实验中塑性增强 C. 加载速率对应力－应变曲线没有影响 D. 岩基的不均匀沉降是由于组成岩基的不同岩石材料含水量不同导致的 9. 下面关于岩石水理性质描述正确的是（ B ）

2019年北京科技大学采矿工程专业考研经验分享

北京科技大学采矿工程专业考研经验贴一、报考北科的理由采矿工程是相对较为小众的专业，所以考研的院校选择也相对较为固定，较好一些的金属矿院校无非有江西理工大学、昆明理工大学、太原理工大学等，985、211的研究金属矿院校更是少之又少，仅有武汉理工、北京科技、东北大学、中南大学等。我自身选北科的理由很简单，一是学校相对较好，二是地理位置优势明显。二、初试备考总结考试科目英语一。数学二。政治。地质学或者岩石力学。我选择的是北京科技大学采矿工程方向，就是大家理解的学硕。北京科技大学的学硕叫做采矿工程，专硕叫做矿业工程，学硕一般招生30人左右（包括保研的人数），专硕一般招生60人左右，学硕和专硕在近几年初试时只有英语是不一样的，学硕考的是英语一，专硕考的是英语二。学采矿的同学百分之99.9的都是男生，因此整体上英语不好就可以的到解释了。在报考研究生时，很多人会选择报考专硕，专硕初试英语试题相对较为简单一些。对于北京科技大学我们专业的同学来说，报考专硕的更是多，一是专硕初试英语简单，二是北京科技大学学硕不能调剂专硕，北科的复试有相对较晚，为了保险起见大多数同学都会选择报考矿业工程。这在某些年份就会出现学硕比专硕还容易上的情况（只要分数过线就上）。就个人来说，因为初试是考英语一，所以备考时我将大量的时间花在了数学和英语上，而且事实证明这是正确的。三、各科备考经验 1.数学（二）：自己看的是汤家凤老师的课程，考试上课严谨、风趣、易懂，我周边也有很多同学选择了张宇的资料说也很好用。 2.政治：前期用的是任燕翔和蒋中挺的，因为是基础知识，个人觉用谁的都差不多，还有就是要重视选择题。后期一定要用肖秀荣的，不多说真的好用。 3.专业课：起初专业课无从下手，很是迷茫在学长的推荐下报了新祥旭专业课一对一辅导。所以渐渐地自己学起来没有那么吃力，对学习有了一个明确的方向。资料方面我选择的地质学基础，在网上可以买历年真题还有专业课老师提供的资料笔记等，真题真的很关键，考试时至少有一半是出自于真题。还有就是教材，考试的大数题目的答案是教材的原话。四、专业课复习经验专业课采矿工程和矿业工程都是一样的，我们可以选择地质学或者岩石力学，这两门课的选择其实差异性不大，根据自身的喜好和擅长程度来选就行了。着重讲解《地质学》（冶金工业出版社）的复习历程。备研书本上的全部内容就是《地质学》书上的第一大部分，地质学基础知识，也就是前六章的内容。前六章的内容基本没有什么重要章节和不重要章节，基本上章章重要节节关键，这就要我们花大力气去记忆，而且看书记忆时要仔细不要遗漏掉任何一段话。专业课的复习不像数学需要天天以题目充实，也不像政治越在后面时间花的就越多，我们专业课的复习是在不占用过多公共课时间的前提下进行的。像是利用早读时间，或者饭后时间，再或者睡前时间这些零碎的时间就能复习。复习时间线 1、在七八月份暑假期间将专业课本烂熟在心，每一个知识点都做到心中有数，并且做到每天有学习，不断的在脑中将各各知识点重复。

岩石力学题库

第一部分填空题 1、岩石力学定义 ①岩石力学是研究岩石的力学性态的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应的科学。识记（1分/空） ②岩石力学是研究岩石在荷载作用下的应力、变形、破坏规律以及工程稳定性等问题。识记（1分/空） 2、岩石力学研究内容 ①岩石力学研究的主要领域可概括为基本原理、实验室和现场试验、实际应用。识记（1分/空） 3、岩石力学研究方法 ①岩石力学研究方法主要有工程地质研究法、试验法、数学力学、分析法、综合分析法。理解（1分/空） 4、岩石的常用物理指标 ①在工程上常用到的物理指标有：容量、比重、孔隙率、吸水率、膨胀性、崩解性等。识记（1分/空） ②岩石的容量γ是指岩石的单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力，单位是3/m KN 与岩石密度ρ的关系为：8.9?=ργ。识记（1分/空） ③岩石的密度ρ是指岩石的单位体积的质量（包括孔隙体积）单位是3/m kg 与岩石容重γ的关系为：8.9?=ργ。识记（1分/空） ④岩石的比重就是岩石的干的重力除以岩石的实际体积，再与4。C 时水的容重相比。计算公式是：s w s s W G νγ=。识记（1分/

空） ⑤孔隙率是指岩石试样中孔隙体积与岩石试样总体积的百分比，工程设计上所用的孔隙率常是利用w s d r G γη- =1计算出来。识记（1分/空） ⑥孔隙率是反映岩石的密度和岩石质量的重要参数。孔隙率愈大表示岩石中的空隙和细微裂隙愈多，岩石的抗压强度随之是降低。理解（1分/空） ⑦表示岩石吸水能力的物理指标有吸水率和饱和吸水率，两者的比值被称为饱水系数，它对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。理解应用（1分/空） ⑧岩石的吸水能力大小，一般取决于岩石所含孔隙的多少以及孔隙和细裂隙的连通情况。岩石中包含的孔隙和细微裂隙愈多，连通情况愈好，则岩石吸入的水量就愈多。理解（1分/空） ⑨岩石的抗冻性就是岩石抵抗冻融破坏的性能，一般用抗冻系数和重力损失率两个物理指标来表示。识记（3分/空） 5、岩石的渗透性及水对岩石的性状影响 ①岩石的渗透性是指在水压力的作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。表示岩石渗透能力的物理指标是渗透系数k 。识记（1分/空） ②渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力，它的大小取决于岩石的物理特性和结构特征。理解（1分/空） ③水对岩石性状的影响主要表现在岩石的抗冻性、膨胀性、崩解性、软化性。 ④岩石的软化是指岩石与水相互作用时降低强度的性质，常用的物理指标为软化系数，即饱和抗压强度与抗压强度的比值。识记（1分/空） ⑤岩石的膨胀性是指岩石浸水后体积增大的性质。这种现象的发生必备条件是岩石中含有粘土矿物。表示岩石的膨胀性能的

岩石力学复习资料共20页

第一章 1 岩石的造岩矿物有哪些？P13 答：有正长石，斜长石，石英，黑云母，白云母，角闪石，辉石，橄榄石，方解石，白云石，高岭石，赤铁矿等 2岩石的结构连接类型有结晶连接，胶结连接。P15 3何谓岩石的微结构面？主要是指那些？P13 岩石中的微结构面，是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。包括矿物解理，晶格缺陷，晶粒边界，粒间空隙，微裂隙等。 4 岩石按地质成因分类，分三类，有岩浆岩，沉积岩，变质岩。P17 岩浆岩：岩浆不断向地壳压力低的地方移动，以致冲破地壳深部的岩层，沿着地缝上升，上升到一定的高度，温度、压力都发生降低，当岩浆的内部压力小于上部岩层压力时，迫使岩浆停留，凝成岩浆岩。水成岩：也叫沉积岩，是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物质，在原地或被外力搬运，在适当的条件下沉积下来，经胶结和成岩作用而形成的，其矿物成分主要是粘土矿物，碳酸盐和残余的石英长石等，句层理结构，岩性一般哟明显的各项异性，按形成条件及结构特点，沉积岩分为：火山碎屑岩，粘土岩，化学岩和生物化学岩变质岩：是在已有岩石的基础上，经过变质混合作用后形成的，温度和压力的不同，生成比不同的变质岩。 5岩石物理性质的主要指标及其表达方式是什么？P24-29

有容重，比重，孔隙率，含水率吸水率，渗透系数，抗冻系数。重点是：比重、容重、吸水率、透水性的公式看看。岩石在一定的条件下吸收水分的性能称为岩石的吸水性，含水率=岩石中水的质量与岩石烘干质量的比值。岩石的透水性是岩石能被水透过的的性能。可用渗透系数来衡量。 P30 岩石在反复冻融后强度降低的主要原因是：一构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时，由于矿物的胀、缩不均匀二导致岩石的结构破坏；二当温度降到O°C一下时，岩石空隙中的水讲结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石结构发生改变，直至破坏。 6 岩石的的强度及岩石单轴压缩破坏有几种形式？P31 岩石在各种载荷的作用下达到破坏的时所能承受的最大压力称为岩石的强度。有三种，X状共轭斜面剪切破坏；但斜面剪切破坏；拉伸破坏。P33 7 什么是全应力应变曲线？P48 曲线不仅包括应力应变达到峰值时的曲线，还包括岩石超过峰值强度破坏后的变形特征。要用刚性试验机才能获得。 8 什么是摩尔包络线？如何根据实验绘制摩尔包络线？试件破坏时的应力摩尔圆，沿着很多的摩尔圆绘制包裹的曲线，也就是摩尔强度曲线，有直线型，有抛物线型的，包络线与Y轴的截距称为岩石的粘结力，与X轴的夹角称为岩石的内摩擦角。有两种方式得到摩尔包络线：一对五六个岩石试件做三轴压缩实验，每次的围压不等，由小到大，得出每次试件破坏时的应力摩尔圆，有时也用单

岩体力学重点

概念岩石：是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的自然体。岩石结构：是指岩石中矿物颗粒间的关系，包括颗粒大小、形状、排列、结构连结特点以及岩石中的微结构面。岩石构造：岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间的排列方式及充填方式。岩石块体密度：单位体积岩石（包括岩石孔隙体积）的质量。颗粒密度：岩石固相物质的质量与其体积的比值（不包括岩石孔隙体积）。孔隙率：孔隙体积与总体积（包含孔隙）之比。渗透系数：表征岩石透水性的重要标志，在数值上等于水力梯度为1时的渗流速度。软化系数：岩石浸水后的饱和抗压强度与岩石干抗压强度之比。膨胀性：岩石侵水后发生体积膨胀的性质。岩石吸水性：岩石在一定的实验条件下吸收水分的能力。扩容：岩石在外力作用下，形变过程中发生的非弹性的体积增长（岩石破坏的前兆）。弹性模量：单向压缩条件下，弹性变形范围为轴向应力与试件轴向应变之比。变形模量：岩石在单轴压缩条件下，轴向应力与总应变（弹性应变与塑性应变之和）的比值。泊松比：横向应变与纵向应变之比，也叫横向变形系数。脆性度：对脆性程度的一种度量，脆性度愈小，材料抗断裂的抗力愈高；反之愈大。尺寸效应：岩石试件尺寸越大，则强度越低，反之越高，这一现象。常规三轴试验：试件处于σ1 >σ2=σ3应力状态下。真三轴试验：试件处于σ1 >σ2 >σ3应力状态下。岩石三轴压缩强度：岩石在三轴压缩荷载作用下，试件破坏时所承受的最大轴向压应力。流变性：介质在外力不变的条件下，应力与应变随时间而变化的性质。蠕变：介质在大小和方向均不改变的外力作用下，其变形随时间变化而增大的现象。松弛：介质的变形（应变）保持不变时，内部应力随时间变化而降低的现象。弹性后效：介质加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。它是一种延迟发生的弹性变形和弹性恢复，外力卸除后最终不留下永久变形。岩石长期强度：岩石的强度是随外载作用时间的延长而降低，作用时间t趋向于正无穷的强度（最低值）。强度准则：表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，通过它来判断岩石在什么样的应力应变条件下破坏。岩石抗拉强度测定方法：直接拉伸法、抗弯法、劈裂法、点载荷法。简答论述 1、岩石结构与岩石构造有什么区别？并举例加以说明。岩石结构：是指岩石中矿物颗粒间的关系，包括颗粒大小、形状、排列、结构连结特点以及岩石中的微结构面。岩石构造：岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间的排列方式及充填方式。如岩浆岩中的流线、流面、块状构造，沉积岩中的层理、叶片状构造，变质岩中的片理、片麻理和板状构造等。 2、岩石颗粒间的连接方式有哪几种？结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连

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