中国石油大学岩石力学模拟试题(5)

中国石油大学（华东）现代远程教育《岩石力学》课程综合练习题

曲线。

?o三轴实验的剪切强度曲线

?

图中，包络线上任意点的纵坐标即代表在一定围压及垂直压应力作用下，沿剪切破裂面的抗剪强度；任意点的切线与横坐标之间夹角，代表相应剪切面上的内摩擦角；切线与纵坐标相交的截距，即为该剪切破坏面的粘聚力C 。 六、计算题

1、某均质岩石的强度线?f?c???tg?，其中c=400Kpa，φ=30°。试求此岩体在侧向围岩压力σ3=200Kpa的条件下的极限抗压强度Rc，并求出破坏面的方位。 解：

（1）在σ-τ直角坐标系中画出岩石的强度曲线，并在轴上选取σ3=200Kpa； （2）作一个通过A点并与强度曲线I相切与M点的极限应力圆CI；

（3）圆CI与σ交与B点，根据莫尔应力圆的概念，线段OB长度等于岩体在围岩应力σ3条件下的极限强度Rc，可得：Rc=2000Kpa；

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（4）连接AM线段，得α=60°，此角为岩体内破坏面与σ3方向的夹角； （5）在岩体上以σ3方向为基准，逆时针方向转动α/2，因为由σ轴转往切点M是逆时针方向，即得破坏面SS’。

2、大理岩的抗剪强度试验，当?n1?6Mpa，?n2?10Mpa时，?n1?19.2Mpa，

?n2?22Mpa。该岩石作三轴抗压强度试验时，当侧向应力?3?0时，该岩体的强度为?c?100Mpa。当侧压应力?3?6Mpa时，试求其三轴抗压强度?（20分）

1、计算内摩擦角

?n1?C??n1tg?由题意得：

?n2?C??n2tg?联立求解得：tg???n2??n122?19.2??0.7 ??350

?n2??n110?61?s?in?10sin35??3.7 2、计算系数 ??1?sin?1?sin3503、计算三轴抗压强度

?1??c???3?100?3.7?6?122.2Mpa

第五章 岩石流变特性

一、填空题

1、在物理环境不变的条件下，若盐岩颗粒较大，则蠕变应变率（相对减小）。岩石蠕变应变率随着湿度的增加而（增大）。 二、选择题

1、下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性质的理想力学模型中，哪一种被称为凯尔文模型（C）

A 弹性元件 B 粘性元件

C 弹性元件与粘性元件并联 D弹性元件与粘性元件串联 三、名词解释 1、岩石的蠕变

岩石在恒定载荷持续作用下，其变形随时间逐渐缓慢地增长现象称为蠕变。 2、岩石的应力松弛

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若控制变形保持不变，应力随时间的延长而逐渐减少的现象称松驰或称应力松驰。

3、岩石的滞弹性

由于卸载后应力立刻消失，而应变却随时间逐渐恢复，所以应力与应变的恢复不是同步的，即应变总是落后于应力。具有这种特性的弹性变形称为滞弹性或弹性后效。 4、压溶

压力溶解简称压溶，是多晶体在压应力作用下产生物质扩散迁移的一种方式。在非静力应力条件下，由于多晶体中正应力随颗粒边界的方位而变化，因而，在不同方位晶面上溶解度也不相同。晶粒边界间的正应力梯度产生的化学势梯度，驱动物质从高应力边界向低应力边界扩散。 四、简答题

1、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，分别为弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑性元件（摩擦块）。将上述基本元件采用不同的组合方式可得到三种不同模型，写出这三种模型并给出这三种模型的元件组合方式。

麦克斯韦尔模型 弹簧和阻尼器串联而成 凯尔文模型 弹簧和阻尼器并联而成

柏格斯模型 麦克斯韦尔模型和凯尔文模型串联而成 2、简述蠕变与应力松弛的区别。

岩石在恒定载荷持续作用下，其变形随时间逐渐缓慢地增长现象称为蠕变。 若控制变形保持不变，应力随时间的延长而逐渐减少的现象称应力松弛。 3、典型的蠕变曲线分为哪三个阶段？ 典型的蠕变曲线如图 5-1 所示。

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一般可将蠕变变形分成三个阶段：过渡蠕变阶段、稳定蠕变阶段、加速蠕变阶段。 （1）过渡蠕变阶段

过渡蠕变阶段是蠕变过程中的第一阶段：图5-1中的AB段。

在这个阶段内，蠕变曲线为向下弯曲的形状，也就是说曲线的斜率逐渐变小，相当于应变率处于本阶段的最小值。这一阶段的完成时间因岩石种类、温度及应力大小而各异，可达数小时或数千小时。

若在这一阶段之中（曲线上某一点E）进行卸载，则应变沿着曲线EFG下降，最后应变为零。其中EF曲线为瞬时弹性应变 之恢复曲线，而FG曲线表示应变随时间逐渐恢复为零。

（2）稳定蠕变阶段

稳定蠕变阶段是蠕变过程中的第二阶段：图 5-1 中的BC段。蠕变曲线近似一倾斜直线，即蠕变应变率保持常量，一直持续到C点。

若在这一阶段中进行卸载，则应变沿曲线HIJ逐渐恢复趋近于一渐近线，最后保留一定永久应变 。

(3)加速蠕变阶段

加速蠕变阶段是蠕变过程中的第三阶段：图 5-1 中的CD 段。 这一阶段中，应变率由C点开始迅速增加，达到D点，岩石即发生破坏。

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这一阶段完成时间较短，严格地说，这一阶段可分为两个区间： a.发育着延性变形但尚未引起破坏的阶段(CP段）；

b.微裂隙剧烈发展导致变形剧增和引起破坏的阶段(PD段）。 4、表征岩石蠕变的基本元件有哪些？

为了精确描述岩石复杂的蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，然后将这些变形单元进行不同的组合，用以表示不同的变形规律。这些基本单元有线弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑性元件（摩擦块）。 5、应变硬化的微观机制是什么？

位错发育到一定程度，其传播受阻，形成网络和缠结，需增大应力才能继续传播—即“应变硬化”效应，使晶体变脆。

位错受阻的原因：低温；晶体内部的杂质；不同方向不同滑移面上的位错相互制约。

当应力大到一定量，晶体会发生破碎，因此单纯的位错滑动，不能形成大的塑性应变量。

第六章 岩石强度破裂准则

一、填空题

1、Griffith理论说明了裂缝（何时开始破裂），但不能说明裂缝（是如何扩展和传播的）。 二、选择题

1、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（ C ） A、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响

2、按照库伦-摩尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为（B）

A 45° B 45°+ φ/2 C 45°－φ/2 D 60° 3、按照格里菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（A）

A受拉破坏 B受压破坏 C弯曲破坏 D剪切破坏 三、判断改错题

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