巖土力學(xué)參數(shù)大全精華

1、常用巖土材料力學(xué)參數(shù)(E, ) 與(K, G)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： （7.2）當(dāng)值接近0.5的時(shí)候不能盲目的使用公式3.5，因?yàn)橛?jì)算的K值將會(huì)非常的高，偏離實(shí)際值很多。最好是確定好K值(利用壓縮試驗(yàn)或者P波速度試驗(yàn)估計(jì))，然后再用K和來(lái)計(jì)算G值。表7.1和7.2分別給出了巖土體的一些典型彈性特性值。 巖石的彈性（實(shí)驗(yàn)室值）（Goodman,1980） 表7.1干密度(kg/m3)E(GPa)K(GPa)G(GPa)砂巖19.30.3826.87.0粉質(zhì)砂巖26.30.2215.610.8石灰石209028.50.2922.611.1頁(yè)巖2210-257011.10.298.84.3大理石27005

2、5.80.2537.222.3花崗巖73.80.2243.930.2土的彈性特性值（實(shí)驗(yàn)室值）（Das,1980） 表7.2干密度(kg/m3)彈性模量E(MPa)泊松比松散均質(zhì)砂土147010-26密質(zhì)均質(zhì)砂土184034-69松散含角礫淤泥質(zhì)砂土1630密實(shí)含角礫淤泥質(zhì)砂土1940硬質(zhì)粘土17306-14軟質(zhì)粘土1170-14902-3黃土1380軟質(zhì)有機(jī)土610-820凍土2150各向異性彈性特性作為各向異性彈性體的特殊情況，橫切各向同性彈性模型需要5中彈性常量：E1, E3, 12,13和G13；正交各向異性彈性模型有9個(gè)彈性模量E1,E2,E3, 12,13,23,G12,G13和G

3、23。這些常量的定義見理論篇。均質(zhì)的節(jié)理或是層狀的巖石一般表現(xiàn)出橫切各向同性彈性特性。一些學(xué)者已經(jīng)給出了用各向同性彈性特性參數(shù)、節(jié)理剛度和空間參數(shù)來(lái)表示的彈性常數(shù)的公式。表3.7給出了各向異性巖石的一些典型的特性值。橫切各向同性彈性巖石的彈性常數(shù)（實(shí)驗(yàn)室） 表7.3Ex(GPa)Ey(GPa)yxzxGxy(GPa)砂巖43.040.00.280.1717.0砂巖15.79.60.280.215.2石灰石39.836.00.180.2514.5頁(yè)巖66.849.50.170.2125.3大理石68.650.20.060.2226.6花崗巖10.75.20.200.411.2流體彈性特性用于地下

4、水分析的模型涉及到不可壓縮的土粒時(shí)用到水的體積模量Kf，如果土粒是可壓縮的，則要用到比奧模量M。純凈水在室溫情況下的Kf值是2 Gpa。其取值依賴于分析的目的。分析穩(wěn)態(tài)流動(dòng)或是求初始孔隙壓力的分布狀態(tài)（見理論篇第三章流體-固體相互作用分析），則盡量要用比較低的Kf，不用折減。這是由于對(duì)于大的Kf流動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)很小，并且，力學(xué)收斂性也較差。在FLAC3D中用到的流動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng),D tf與孔隙度n，滲透系數(shù)k以及Kf有如下關(guān)系： （7.3）對(duì)于可變形流體（多數(shù)課本中都是將流體設(shè)定為不可壓縮的）我們可以通過(guò)獲得的固結(jié)系數(shù)來(lái)決定改變Kf的結(jié)果。 （7.4）其中其中，F(xiàn)LAC3D使用的滲透系數(shù) 滲透系數(shù)，單

5、位和速度單位一樣（如米/秒） 水的單位重量考慮到固結(jié)時(shí)間常量與成比例，我么可以將Kf的值從其實(shí)際值（）減少，利用上面得表達(dá)式看看其產(chǎn)生的誤差。流動(dòng)體積模量還會(huì)影響無(wú)流動(dòng)但是有空隙壓力產(chǎn)生的模型的收斂速率（見1.7節(jié)流動(dòng)與力學(xué)的相互作用）。如果Kf是一個(gè)通過(guò)比較機(jī)械模型得到的值，則由于機(jī)械變形將會(huì)產(chǎn)生孔隙壓力。如果Kf遠(yuǎn)比大，則壓縮過(guò)程就慢，但是一般有可能Kf對(duì)其影響很小。例如在土體中，孔隙水中還會(huì)包含一些尚未溶解的空氣，從而明顯的使體積模量減小。在無(wú)流動(dòng)情況下，飽和體積模量為： （7.5）不排水的泊松比為： （7.6）這些值應(yīng)該和排水常量和作比較，來(lái)估計(jì)壓縮的效果。重要的是，在FLAC3D中，

6、排水特性是用在機(jī)械連接的流變計(jì)算中的。對(duì)于可壓縮顆粒，比奧模量對(duì)壓縮模型的影響比例與流動(dòng)。7.3 固有的強(qiáng)度特性在FLAC3D中，描述材料破壞的基本準(zhǔn)則是摩爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則，這一準(zhǔn)則把剪切破壞面看作直線破壞面： （7.7）其中 最大主應(yīng)力 (壓縮應(yīng)力為負(fù));最小主應(yīng)力摩擦角c粘聚力當(dāng)時(shí)進(jìn)入剪切屈服。這里的兩個(gè)強(qiáng)度常數(shù)和c是由實(shí)驗(yàn)室的三軸實(shí)驗(yàn)獲得的。當(dāng)主應(yīng)力變?yōu)槔r(shí)，摩爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則就將失去其物理意義。簡(jiǎn)單情況下，當(dāng)表面的在拉應(yīng)力區(qū)域發(fā)展到等于單軸抗拉強(qiáng)度的點(diǎn)時(shí)， ，這個(gè)次主應(yīng)力不會(huì)達(dá)到拉伸強(qiáng)度例如； （7.8）當(dāng)時(shí)進(jìn)入拉伸屈服。巖石和混凝土的抗拉強(qiáng)度通常有由西實(shí)驗(yàn)獲得。注意，抗拉強(qiáng)度不能超過(guò)3,

7、這是和摩爾-庫(kù)侖關(guān)系的頂點(diǎn)的限制是一致的。最大的值由下式給出 （7.9）表7.4列出了一系列具有代表性的典型的巖石標(biāo)本的粘聚力、摩擦角和抗拉強(qiáng)度值。土體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見表7.5。土體強(qiáng)度用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度表示，與粘聚力C和摩擦角的關(guān)系由下式確定 （7.10） 巖石的強(qiáng)度特性值（實(shí)驗(yàn)室測(cè)定） 表7.4 摩擦角（度）粘聚力（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）沙巖27.827.21.17粉質(zhì)巖32.134.7-泥質(zhì)頁(yè)巖14.434.8-硅巖42.070.6-石灰石42.06.721.58山脈花崗巖51.055.1-測(cè)試場(chǎng)地玄武巖31.066.213.1 土體的強(qiáng)度特性值（

8、排水實(shí)驗(yàn)測(cè)定） 表7.5粘聚力（kpa）摩擦角的最大值（度）摩擦角的殘留值（度）沙礫-3432無(wú)細(xì)沙的沙性砂礫-3532粘性良好的沙性砂礫1.03532較細(xì)的砂礫和沙的混合體3.02822細(xì)沙粒-3230粗沙粒-3430級(jí)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有機(jī)淤泥或粘土7.02015巖土力學(xué)參數(shù)大全（精華）貼我想搞一個(gè)這樣的貼子* k- v: S6 B2 P9 w6 P將數(shù)值計(jì)算中一些較難取值的巖土力學(xué)參數(shù)匯編一下0 L$ k0 y2 . b$ w4 R) E因?yàn)楹?jiǎn)單的那些比如粘聚力

9、C,內(nèi)摩擦角FRI,容重等r比較簡(jiǎn)單的一般手冊(cè)上都有0 H0 K3 |( ; c* 1 ?% y所以主要編一些較難查找的（如彈性模量，波松比，剪脹角等）( a4 x1 o* L% u* h/ 1 T. P/ M# d* h大家可以根據(jù)自己的使用經(jīng)驗(yàn)或在某些資料上的查找資料寫出來(lái)8 J+ o4 |8 J1 o6 / O5 b! D0 m5 M格式不要求，表格最好，大家只需注明出處就行（是某本書，或著自己的使用經(jīng)驗(yàn)）參數(shù)：甘肅古城地區(qū)黃土非線性參數(shù)（也可以給某一個(gè)參數(shù)，如剪脹角等）! Q- . Y5 K/ r; R  T2 U+ C取值： 參數(shù)見附圖! C3 8 W! W- h

10、4 z* q來(lái)源：“黃土地區(qū)工程地質(zhì)喬平定等  北京：中國(guó)水利出版社”4 B; F5剪脹角的定義來(lái)源于平面應(yīng)變6 t  * i# C* H3 其定義為sin(psi) = - d(Epsilon_v)/d(Gama_max)3 m5 D1 j2 - l5 / q這里psi為剪脹角，d代表增量，Epsilon_v是體積應(yīng)變，Gama_max是最大工程剪切應(yīng)變! , ) Y5 F6 K; d, t& y8 w* d9 W# g這一定義也可同樣用于三軸應(yīng)力情況" K. e# P& k* d% n8 o對(duì)于小應(yīng)變，其可定義為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                                對(duì)于平面應(yīng)變，k=1；而對(duì)于三軸應(yīng)力情況，k=2$ G" c& y4 i' ?# |: # J6 F對(duì)

12、于這兩種情況，也可用下式來(lái)表達(dá)- 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 剪脹角并非常數(shù)，而是一個(gè)變量5 p  J+ l  k; v4 u, H9 " Q+ T與圍壓及孔隙比（或密實(shí)度）有關(guān)，是會(huì)隨應(yīng)力應(yīng)變曲線而變化7 u! h( G) V0 u& L1 E2 0 n0 x' 4 ; T7 m( i% q一般土體、巖石、混凝土的剪脹角都要比摩擦角小的多3 g! V1 n# D: fVemmer和de Borst (1984)報(bào)道過(guò)以下典型剪脹角的值; d- 4 z) U$ R  p6 F. g9 f密砂 15 松砂<10 正常固結(jié)粘土

14、 0 石灰石1220 混凝土12: q, M& L7 7 P2 A! + p一般土體、巖石、混凝土的剪脹角近似在0 到20 度范圍里變化' E8 T6 f) H1 + a4 r+ k' r# o, C' r- 5 ?1 E4 g0 U& . J9 只有在平面應(yīng)變情況下，此剪脹角有物理意義0 3 _" E" B2 a/ I而在三軸應(yīng)力情況，剪脹角并無(wú)物理意義6 ( J: F' . K( G+ S0 J) R9 F- q在數(shù)值計(jì)算中多用剪脹率(dilatancy rate d_g)來(lái)表示體積變化情況+ F7 C9 Q9 W: e- G2 P- Hd_g = d(Epsilon_vp)/d(Epsilon_sp)0 t- P$ f# y8 N這里d(Epsilon_vp)是塑性體積應(yīng)變?cè)隽?，d(Epsilon_sp)是塑性剪應(yīng)變?cè)隽? F# $ + H9 z/ U" 剪脹角和剪脹率只與塑性變形有關(guān)1 ( E5 m# D4 A: B但一般對(duì)于大應(yīng)變問(wèn)題，常用總變形來(lái)替代塑性變形' 1 d- _5 , m若對(duì)小應(yīng)變來(lái)說(shuō)，這么做會(huì)引起較大誤差黃土淤積層的參數(shù)其實(shí)參數(shù)的選擇大家可以查/ W$