常用的岩土和岩石物理力学参数

用的岩土和岩石物理

力学参数文件排版存档编号：[UYTR・OUPT28・KBNTL9*UYNN208]2(1+v)

V)与做，G)的转换关系如下:当y值接近的时候不能肓目的使用公式，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y来计算G值。表和分别给出了岩土体的一些典型弹性待性值。岩石的弹性(实验室值)(GOodman,1980)干密度(kg/m3干密度(kg/m3)E(GPa)K(GPa) G(GPa)砂岩粉质砂UJ石灰石页岩大理石花UJ石灰石页岩大理石花冈L石LJ20W22^25702700-土的弹性特性值(实验室值)(Das,1980) 表十密度(kg/m3)弹性模量E(MPa)泊松比V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 t__t —- 1 17306-14软质粘土1170-14902-3黄土1380

软质有机土610-820冻土215G各向异性弹性特性一一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,V12,V13和G皿正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E,E,E,V,V,V,G,氐和G这些常量的定义见理论篇。1 2 3 12 13 23 12 23o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。一些学者己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）砂岩砂岩石灰石页岩"大理石Es(GPa)横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室）砂岩砂岩石灰石页岩"大理石Es(GPa)E7(GPa)表GXy(GPa)流体弹性特性一一用于地下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Kc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氐值是2Gpao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2,不用折减。这是由于对于大的心流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC妙中用到的流动时间步长，讦与孔隙度n,渗透系数k以及心有如下关系：()t-OC11()rKkl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C,,来决定改变Kf的结果。C=—— ()rnny其中其中，k'一一FLAC3d使用的渗透系数k一一渗透系数，单位和速度单位一样(如米/秒)ri一一水的单位重量考虑到固结时间常量与C1,成比例，我么可以将©的值从其实际值(2x109Pd)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(见节流动与力学的相互作用)。如果心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k大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K/寸其影响很小。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：n不排水的泊松比为：3K-2GV= U2(3K+G)u这些值应该和排水常量k和“作比较，来估计压缩的效果。重要的是，在FLAC妙中，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。固有的强度特性在FLACd中，描述材料破坏的基本准则是摩尔一库仑准则，这一准则把剪切破坏面看作直线破坏面：/=5-kNq+2c何 ()其中N(p=(I+sin0)/(1-Sin0)o1---最大主应力(压缩应力为负)；6 最小主应力6---摩擦角C一一粘聚力当fsVO时进入剪切屈服。这里的两个强度常数d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6等于单轴抗拉强度的点时，of,这个次主应力不会达到拉伸强度一例如；f=o-ol ()当fl>0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,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maxtan0maxtan0表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。土体强度用无侧限抗压强度％表示，Q11与粘聚力C和摩擦角0的关系由下式确定qu=2ctan(45+02) ()岩石的强度特性值(实验室测定) 表摩擦角(度)粘聚力(MPa)抗拉强度(MPa)沙岩粉质岩泥质页岩硅石 >■八 L 石灰石山脉花岗岩测试场地玄武石土体的强度特性值(排水实验测定)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粘性艮好的沙性砂砾3532较细的砂砾和沙的混合体2822细沙粒3230粗沙粒3430级配艮好的沙粒3332低塑性、泥沙2825中-高塑性泥沙2522低塑性粘2420中塑性、粘」•Jr12010高塑性、粘」b176有机淤泥或粘土2015岩石物理力学性质一览表岩石物理力学性质各项指标岩石密度(g/cm3)孔隙率吸水率软化系数岩类变形模量（IQ岩石密度(g/cm3)孔隙率吸水率软化系数岩类变形模量（IQsMPa）抗压强度抗拉强度内聚力（\岩石密度（g/液限％塑限％塑性指数变形模量（MPa）孔隙比％抗拉强度内聚力C积石土堆川碎<•V土粒密度2Q~4Q般假定O般假定Q黄土类土十、23~3315~2Q8~13新黄土具有湿陷性般假定O、（老）、（新）粘性土•V23~5516~3Q7~25ri2（压缩模量）般假定O

泥岩、（粘土岩）、59（干粘土岩）、（粘二岩）页岩、-V16~2010、Ioo2~103~20泥板石ZV123~199（干板岩）粉砂岩 >_-~rr▲・.i 10~32、 “,、 石英砂UU54~5868、13(寒武)54(MR)砂岩•V-V174120、2004~258'40砾岩、•V'（新鲜岩体）10~1502~158~50泥灰岩ZV~（新鲜岩体）"2040~60（新鲜体）灰岩 2 ZV35~3950~2005~2010"50白云石■V、~3280~25015'2520'50LLUJ、、（绿泥石片岩）44~7210、100「10「20「枚岩、、IO（石英千枚岩）10、100「10「20

板石（新鲜岩体）60、2007~152~20大理岩•V49~6770~140（裂隙发育岩K石英石ZV65~70150~35015~3010"50, 花冈4甘XJLLJ•VzV3O~37100~2507~2514"50闪长岩、、、（具裂隙岩体）Io(T25010'2510"50辉长岩•V、180"30015~3610"50流纹岩、180"30015'3010"50安山岩•V"（具裂隙岩体）100~25010'2010、40玄武岩•V83180"30015~3610"50注：未注明为岩体的数据，均为岩石试验数据。唐大雄刘佑荣张文殊王清工程岩土学（第二版）地质出版社1998北京重庆建筑工程学院同济大学岩体力学中国建筑工业出版社北京工程地质手册编写委员会工程地质手册（第三版）中国建筑工业出版社北京李先炜岩体力学性质煤炭工业出版社泊松比范围为0、，不会大于。砂岩泊松比左右，煤岩左右。一般岩石弹性模量量级为10,单位Pa。煤岩弹性模量量级为9,Pao在岩石的弹性工作范圉内，P一般为常数，但超越弹性范围以后，U随应力的增大而增大，直到。二为」I,岩石种类E（IO的4次方NTa）U闪长岩细粒花岗如石斜长花岗石 斑状花岗石IJLJI花岗闪长i1I石英砂岩片麻花岗Z/I/wtL石IJLJ止长岩kt rrk[[▲U-I片石玄武岩安山岩绢云母页石—廿LLJ花冈石细砂岩中砂岩