岩土力学参数大全精华

1、常用岩土材料力学参数(E, ) 与(K, G)的转换关系如下： （7.2）当值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K值(利用压缩试验或者P波速度试验估计)，然后再用K和来计算G值。表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1干密度(kg/m3)E(GPa)K(GPa)G(GPa)砂岩19.30.3826.87.0粉质砂岩26.30.2215.610.8石灰石209028.50.2922.611.1页岩2210-257011.10.298.84.3大理石27005

2、5.80.2537.222.3花岗岩73.80.2243.930.2土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2干密度(kg/m3)弹性模量E(MPa)泊松比松散均质砂土147010-26密质均质砂土184034-69松散含角砾淤泥质砂土1630密实含角砾淤泥质砂土1940硬质粘土17306-14软质粘土1170-14902-3黄土1380软质有机土610-820冻土2150各向异性弹性特性作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5中弹性常量：E1, E3, 12,13和G13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E1,E2,E3, 12,13,23,G12,G13和G

3、23。这些常量的定义见理论篇。均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3Ex(GPa)Ey(GPa)yxzxGxy(GPa)砂岩43.040.00.280.1717.0砂岩15.79.60.280.215.2石灰石39.836.00.180.2514.5页岩66.849.50.170.2125.3大理石68.650.20.060.2226.6花岗岩10.75.20.200.411.2流体弹性特性用于地下

4、水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量Kf，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M。纯净水在室温情况下的Kf值是2 Gpa。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的Kf，不用折减。这是由于对于大的Kf流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC3D中用到的流动时间步长,D tf与孔隙度n，渗透系数k以及Kf有如下关系： （7.3）对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数来决定改变Kf的结果。 （7.4）其中其中，FLAC3D使用的渗透系数 渗透系数，单

5、位和速度单位一样（如米/秒） 水的单位重量考虑到固结时间常量与成比例，我么可以将Kf的值从其实际值（）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果Kf是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果Kf远比大，则压缩过程就慢，但是一般有可能Kf对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。在无流动情况下，饱和体积模量为： （7.5）不排水的泊松比为： （7.6）这些值应该和排水常量和作比较，来估计压缩的效果。重要的是，在FLAC3D中，

6、排水特性是用在机械连接的流变计算中的。对于可压缩颗粒，比奥模量对压缩模型的影响比例与流动。7.3 固有的强度特性在FLAC3D中，描述材料破坏的基本准则是摩尔-库仑准则，这一准则把剪切破坏面看作直线破坏面： （7.7）其中 最大主应力 (压缩应力为负);最小主应力摩擦角c粘聚力当时进入剪切屈服。这里的两个强度常数和c是由实验室的三轴实验获得的。当主应力变为拉力时，摩尔-库仑准则就将失去其物理意义。简单情况下，当表面的在拉应力区域发展到等于单轴抗拉强度的点时， ，这个次主应力不会达到拉伸强度例如； （7.8）当时进入拉伸屈服。岩石和混凝土的抗拉强度通常有由西实验获得。注意，抗拉强度不能超过3,

7、这是和摩尔-库仑关系的顶点的限制是一致的。最大的值由下式给出 （7.9）表7.4列出了一系列具有代表性的典型的岩石标本的粘聚力、摩擦角和抗拉强度值。土体的具有代表性的典型粘聚力和摩擦角的具有代表性的典型值见表7.5。土体强度用无侧限抗压强度表示，与粘聚力C和摩擦角的关系由下式确定 （7.10） 岩石的强度特性值（实验室测定） 表7.4 摩擦角（度）粘聚力（MPa）抗拉强度（MPa）沙岩27.827.21.17粉质岩32.134.7-泥质页岩14.434.8-硅岩42.070.6-石灰石42.06.721.58山脉花岗岩51.055.1-测试场地玄武岩31.066.213.1 土体的强度特性值（

8、排水实验测定） 表7.5粘聚力（kpa）摩擦角的最大值（度）摩擦角的残留值（度）沙砾-3432无细沙的沙性砂砾-3532粘性良好的沙性砂砾1.03532较细的砂砾和沙的混合体3.02822细沙粒-3230粗沙粒-3430级配良好的沙粒-3332低塑性泥沙2.02825中-高塑性泥沙3.02522低塑性粘土6.02420中塑性粘土8.02010高塑性粘土10.0176有机淤泥或粘土7.02015岩土力学参数大全（精华）贴我想搞一个这样的贴子* k- v: S6 B2 P9 w6 P将数值计算中一些较难取值的岩土力学参数汇编一下0 L$ k0 y2 . b$ w4 R) E因为简单的那些比如粘聚力

9、C,内摩擦角FRI,容重等r比较简单的一般手册上都有0 H0 K3 |( ; c* 1 ?% y所以主要编一些较难查找的（如弹性模量，波松比，剪胀角等）( a4 x1 o* L% u* h/ 1 T. P/ M# d* h大家可以根据自己的使用经验或在某些资料上的查找资料写出来8 J+ o4 |8 J1 o6 / O5 b! D0 m5 M格式不要求，表格最好，大家只需注明出处就行（是某本书，或着自己的使用经验）参数：甘肃古城地区黄土非线性参数（也可以给某一个参数，如剪胀角等）! Q- . Y5 K/ r; R  T2 U+ C取值： 参数见附图! C3 8 W! W- h

10、4 z* q来源：“黄土地区工程地质乔平定等  北京：中国水利出版社”4 B; F5剪胀角的定义来源于平面应变6 t  * i# C* H3 其定义为sin(psi) = - d(Epsilon_v)/d(Gama_max)3 m5 D1 j2 - l5 / q这里psi为剪胀角，d代表增量，Epsilon_v是体积应变，Gama_max是最大工程剪切应变! , ) Y5 F6 K; d, t& y8 w* d9 W# g这一定义也可同样用于三轴应力情况" K. e# P& k* d% n8 o对于小应变，其可定义为sin(ps

11、i) = - d(Epsilon_1) + k d(Epsilon_3)/d(Epsilon_1) - k d(Epsilon_3)3 h( M' - c6 C' s) D                                对于平面应变，k=1；而对于三轴应力情况，k=2$ G" c& y4 i' ?# |: # J6 F对

12、于这两种情况，也可用下式来表达- W1 C7 Q0 Y8 x                                        sin(psi) = - d(Epsilon_v)/d(Epsilon_1)/2 - d(Epsilon_v)/d(Epsilon_1)0 n% ' K5 L9 e$ ; V1 o) N一般而

13、言+ G6 b; i; C( P. o2 剪胀角并非常数，而是一个变量5 p  J+ l  k; v4 u, H9 " Q+ T与围压及孔隙比（或密实度）有关，是会随应力应变曲线而变化7 u! h( G) V0 u& L1 E2 0 n0 x' 4 ; T7 m( i% q一般土体、岩石、混凝土的剪胀角都要比摩擦角小的多3 g! V1 n# D: fVemmer和de Borst (1984)报道过以下典型剪胀角的值; d- 4 z) U$ R  p6 F. g9 f密砂 15 松砂<10 正常固结粘土

14、 0 石灰石1220 混凝土12: q, M& L7 7 P2 A! + p一般土体、岩石、混凝土的剪胀角近似在0 到20 度范围里变化' E8 T6 f) H1 + a4 r+ k' r# o, C' r- 5 ?1 E4 g0 U& . J9 只有在平面应变情况下，此剪胀角有物理意义0 3 _" E" B2 a/ I而在三轴应力情况，剪胀角并无物理意义6 ( J: F' . K( G+ S0 J) R9 F- q在数值计算中多用剪胀率(dilatancy rate d_g)来表示体积变化情况+ F7 C9 Q9 W: e- G2 P- Hd_g = d(Epsilon_vp)/d(Epsilon_sp)0 t- P$ f# y8 N这里d(Epsilon_vp)是塑性体积应变增量，d(Epsilon_sp)是塑性剪应变增量- F# $ + H9 z/ U" 剪胀角和剪胀率只与塑性变形有关1 ( E5 m# D4 A: B但一般对于大应变问题，常用总变形来替代塑性变形' 1 d- _5 , m若对小应变来说，这么做会引起较大误差黄土淤积层的参数其实参数的选择大家可以查/ W$