岩石力学8章

第一章习题答案1 （1）B 岩体是岩石和结构面组成的，対这2组成部分无主次之分;（2） D2 （1）基木研究内容：以地压为核心，从地压显现入手，研究岩体强度、变形，判定稳定 性，制定地压控制措施（2） 岩石、岩体的关系：分别叙述岩石、岩体的概念，再说明岩体是由岩石和结构面组 成的，复存在一定地质环境（地应力、地温、地下水）中（3） 联系：岩体是由岩石、结构面组成的。

区别：岩体中有各种结构面，还赋存在一定 地质环境屮；岩石是从地质环境屮取出的岩块，无贯通结构而，无原岩应力——地应力等（4） 冇原岩应力，结构面的不连续、不均匀、各向异性和不可确定性，是残余强度第二章习题答案 1 (DC(2) C (3)A (4)D (5) B (6)D (7) B (8) C (9) C (10) D (11) B2 (1) P24 2.2 下的笫三段 儿组大括号 (2) p70 4段标题(3) P40-45 (4) 随1节1压增人，岩石的强度增人， 岩石逐渐从脆性变成延性线弹性体厂完全弹性体 Y特例：滞弹性体非线弹性体Y（5）弹性体YJ 非完全弹性体（6） 74-77作图方法：单轴抗拉、抗压圆作公切线；一组三轴试验值作莫尔圆画包络线; 变角剪切试验作莫尔圆的包络线（7） P18-20容重与密度、孔隙率、吸水性（8） 广义地说，泊松比取值可以大于等于0.5。

0.5时是净水压力状态；大于0.5、小于1 是构造应力场的环境，水平应力大于垂直应力；大于1时是温度应力的场所，如受压的冰块 冻融，垂直受压，水平受拉的。

在矿山岩石力学的狭义环境——重力应力场环境，不存在泊 松比人于等于0.5的情况。

（9） 巴西圆盘试验是纵向压缩而导致横向受拉，力学原理及公式、图见P33（10） 不一定，可能像巴西圆盘试验+横向拉伸，效果都是显现单向的横向拉伸破坏（11） P49（12） 按图2.74,熟练应用圆与切线等的平面儿何去证明（13） 本构关系：表示岩体应力应变关系的数学表达式，有经验模型、微分方程（14） 图2.74,左边圆与横轴的交点——单向抗拉；莫尔库伦曲线与纵轴的交点——纯 剪切；右边通过圆点的圆与横轴的交点——单向抗压；右边不通过圆点的圆与横轴的交点一 —三轴压缩；圆点右边横轴上的任意一点——三向等压；圆点左边横、莫尔库伦1111线与横轴 交点的右边横轴上的任意一-点——三向等拉；莫尔库伦1111线与横轴交点——三向等拉破坏， 其左侧的点都表示三向等拉破坏。

易于发生井壁失稳的地区
高构造应力地区，如逆掩断层、 高构造应力地区，如逆掩断层、山前构造带或 大倾角地层 异常高孔隙压力 水敏性地层 裂缝性地层 低强度地区
垂直于地层层理钻进井眼较稳定 对裂缝性地层， 对裂缝性地层，提高钻井液密度不一定有助于防止 坍塌 崩落后的井眼比圆形井眼更稳定 构造运动剧烈地区有可能通过优化井眼方位来改善 稳定性； 稳定性； 减少井眼裸露时间是有益的 强抑制、严封堵、 强抑制、严封堵、合理密度是防塌钻井液设计的方 向 冷却钻井液有助于防塌
井眼稳定分析所需资料
区域地质构造；岩性剖面 测井资料（井径、声波、密度、自然伽玛等） 录井资料 钻井设计任务书、井史及完井地质报告 岩心、岩性、岩相、岩石物性分析资料 地层漏失试验及事故记录 其他部门的研究结果（地质、开发部门） 钻井过程中的其他测试资料
分析步骤
判断井眼失稳性质（化学、力学、疏松岩层、 塑性岩层） 了解构造背景、准确判定地应力特征； 分析岩性剖面，收集岩心、测井资料； 应用分析软件进行分析 将分析结果与钻进实际进行对比，进行必要的 修正； 结合钻井液特性、井眼轨迹进行预测，并提出 维护井眼稳定的措施。
力学方面的研究: 力学方面的研究: 岩石力学研究主要包括原地应力状态的确定、 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、井眼围岩应力分析， 石力学性质的测定、井眼围岩应力分析，最终确定保 持井眼稳定的合理泥浆密度。 持井眼稳定的合理泥浆密度。 化学和力学耦合研究 泥浆化学和岩石力学耦合起来研究， 泥浆化学和岩石力学耦合起来研究，尽可能多地 搜集井眼情况资料（ 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， 情况），尽可能准确地估计岩石的性能，确定起主要 ），尽可能准确地估计岩石的性能 作用的参数有哪些。 作用的参数有哪些。

由一系列最大转折点（弧尖）构成的连线。 e.弧尖crest:褶皱横切面与枢纽的交线(横切面上最大转折点) f.轴线axial line：轴面与地面的交线。 g.轴迹axial track :枢纽在地面的垂直投影。
几何关系：每个褶皱横切面上可确定-弧尖,弧尖的连线 为枢纽,若干枢纽组成轴面。
3 褶皱分类(93页) （1）根据轴面划分：直立，倾斜，倒转，平卧（躺）褶皱 （2）根据剖面形态划分
4.空间位置由岩层的走向、倾向、倾角(产状三要素)所确定 a.走向strike：层面与假想水平面的交线方向。 b.倾向dip：倾斜线在水平面上的投影；倾斜线即层面上与 走向垂直的线（指向下方）。 c.倾角dip angle：层面与假想水平面的最大夹角(真倾角)。 视倾角小于真倾角。
5.岩层厚度thickness：岩层顶底面之间的垂直距离(真厚度); 非垂直距离为假厚度（大于真厚度）。
● 确定地层正常与倒转 (2)应用● 确定地壳运动的性质
● 寻找油气矿产的富集部位 ● 确保工程建设质量
三.断裂构造
1.定义:岩石中沿不同方向发生的破裂构造。 破裂面二侧岩石有明显位移的为断层；无明显位移的为节理。 2.断层的几何要素 ● 断层面：走向、倾向、倾角三要素. ● 断层盘：断层二侧的岩块
●倾斜岩层才有走向、倾向、倾角。 ●水平岩层的走向、倾向、倾角均为零。 ●垂直岩层无倾向,用走向描述。 ●火成岩：层状侵入体有走向、倾向、倾角；厚度即二 边界之间的距离（无所谓顶底）。 非层状火成岩形态复杂,其产状据其延伸方向确定。
二.褶皱 fold 1 定义: 在应力作用下岩层发生各种形态的弯曲现象。
逆掩断层（倾角<30度）
(3) 根据断层组合分4种: ● 阶梯状：一系列走向平行的正断层. ● 叠瓦状：一系列走向平行的逆断层. ● 地堑Graben、地垒Horst：二条以上断层，断层面

建立转换关系 1)、先将坐标1、2、3以3为轴，按右手定则旋转Ω角， 转变为x1、y1、z1坐标；
2)、再将坐标x1、y1、 z1以y1为轴，按右手定则 旋转Ψ角，变为x、y、z 坐标。
Ω
φ
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8.3 斜井的井壁稳定分析
变换后的坐标关系
x cos cos cos sin sin 1 y sin cos 0 2 z sin cos sin sin cos 3
推 导
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8.3 斜井的井壁稳定分析
变换后，地应力的六个分量为：
xx yy zz xy xz yz cos2 ( H1 cos2 H 2 sin 2 ) v sin 2 sin 2 ( H1 cos2 H 2 sin 2 ) v cos2 cos sin ( H1 cos2 H 2 sin 2 v ) sin cos sin ( H1 H 2 ) cos cos sin ( H1 H 2 ) H1 sin 2 H 2 cos2
支不低于60亿美元。
保持井壁稳定一直钻井技术中一个十分重要的课题，在我国 表现十分普遍，对油田开发生产带来了很大影响。
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8.1井壁失稳的原因及危害
新疆、塔里木、吐哈油田：破碎带易发生坍塌卡钻事故、凝灰岩微细 川东北：嘉陵江组普遍存在高压地层，飞仙关组气层多为高含 渤海海域：明化镇组泥岩地层坍塌，井下阻卡严重； 南海西部海域：涠二段层理性泥页岩层理发育，定向钻井坍塌严重； 中原油田、垦利11-2构造：塑性地层缩径，卡钻、套损严重； 裂缝发育，易塌易漏；水平井造斜段煤层垮塌、泥岩遇阻。 硫气层；钻井施工过程中易发生斜、漏、塌、卡等复杂情况；