常用的巖土和巖石物理力學(xué)參數(shù)

用的巖土和巖石物理

力學(xué)參數(shù)文件排版存檔編號：[UYTR?OUPT28?KBNTL9*UYNN208]2(1+v)

V)與做，G)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下:當y值接近的時候不能肓目的使用公式，因為計算的K值將會非常的高，偏離實際值很多。最好是確定好K值(利用壓縮試驗或者P波速度試驗估計)，然后再用K和y來計算G值。表和分別給出了巖土體的一些典型彈性待性值。巖石的彈性(實驗室值)(GOodman,1980)干密度(kg/m3干密度(kg/m3)E(GPa)K(GPa) G(GPa)砂巖粉質(zhì)砂UJ石灰石頁巖大理石花UJ石灰石頁巖大理石花岡L石LJ20W22^25702700-土的彈性特性值(實驗室值)(Das,1980) 表十密度(kg/m3)彈性模量E(MPa)泊松比V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密實含角礫淤泥質(zhì)砂土1940硬質(zhì)粘土 t__t —- 1 17306-14軟質(zhì)粘土1170-14902-3黃土1380

軟質(zhì)有機土610-820凍土215G各向異性彈性特性一一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,V12,V13和G皿正交各向異性彈性模型有9個彈性模量E,E,E,V,V,V,G,氐和G這些常量的定義見理論篇。1 2 3 12 13 23 12 23o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)者己經(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)來表示的彈性常數(shù)的公式。表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)（實驗室）砂巖砂巖石灰石頁巖"大理石Es(GPa)橫切各向同性彈性巖石的彈性常數(shù)（實驗室）砂巖砂巖石灰石頁巖"大理石Es(GPa)E7(GPa)表GXy(GPa)流體彈性特性一一用于地下水分析的模型涉及到不可壓縮的土粒時用到水的體積模量Kc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氐值是2Gpao其取值依賴于分析的目的。分析穩(wěn)態(tài)流動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2,不用折減。這是由于對于大的心流動時間步長很小，并且，力學(xué)收斂性也較差。在FLAC妙中用到的流動時間步長，訐與孔隙度n,滲透系數(shù)k以及心有如下關(guān)系：()t-OC11()rKkl對于可變形流體(多數(shù)課本中都是將流體設(shè)定為不可壓縮的)我們可以通過獲得的固結(jié)系數(shù)C,,來決定改變Kf的結(jié)果。C=—— ()rnny其中其中，k'一一FLAC3d使用的滲透系數(shù)k一一滲透系數(shù)，單位和速度單位一樣(如米/秒)ri一一水的單位重量考慮到固結(jié)時間常量與C1,成比例，我么可以將?的值從其實際值(2x109Pd)減少，利用上面得表達式看看其產(chǎn)生的誤差。流動體積模量還會影響無流動但是有空隙壓力產(chǎn)生的模型的收斂速率(見節(jié)流動與力學(xué)的相互作用)。如果心是一個通過比較機械模型得到的值，則由于機械變形將會產(chǎn)生孔隙壓力。如果Kf遠比k大，則壓縮過程就慢，但是一般有可能K/寸其影響很小。例如在土體中，孔隙水中還會包含一些尚未溶解的空氣，從而明顯的使體積模量減小。在無流動情況下，飽和體積模量為：n不排水的泊松比為：3K-2GV= U2(3K+G)u這些值應(yīng)該和排水常量k和“作比較，來估計壓縮的效果。重要的是，在FLAC妙中，排水特性是用在機械連接的流變計算中的。對于可壓縮顆粒，比奧模量對壓縮模型的影響比例與流動。固有的強度特性在FLACd中，描述材料破壞的基本準則是摩爾一庫侖準則，這一準則把剪切破壞面看作直線破壞面：/=5-kNq+2c何 ()其中N(p=(I+sin0)/(1-Sin0)o1---最大主應(yīng)力(壓縮應(yīng)力為負)；6 最小主應(yīng)力6---摩擦角C一一粘聚力當fsVO時進入剪切屈服。這里的兩個強度常數(shù)d和C是由實驗室的三軸實驗獲得的。當主應(yīng)力變?yōu)槔r，摩爾-庫侖準則就將失去其物理意義。簡單情況下，當表面的在拉應(yīng)力區(qū)域發(fā)展到6等于單軸抗拉強度的點時，of,這個次主應(yīng)力不會達到拉伸強度一例如；f=o-ol ()當fl>0時進入拉伸屈服。巖石和混凝土的抗拉強度通常有由西實驗獲得。注意，抗拉強度不能超過。3,這是和摩爾-庫侖關(guān)系的頂點的限制是一致的。最大的值由下式給出maxtan0maxtan0表列出了一系列具有代表性的典型的巖石標本的粘聚力、摩擦角和抗拉強度值。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。土體強度用無側(cè)限抗壓強度％表示，Q11與粘聚力C和摩擦角0的關(guān)系由下式確定qu=2ctan(45+02) ()巖石的強度特性值(實驗室測定) 表摩擦角(度)粘聚力(MPa)抗拉強度(MPa)沙巖粉質(zhì)巖泥質(zhì)頁巖硅石 >■八 L 石灰石山脈花崗巖測試場地玄武石土體的強度特性值(排水實驗測定)粘聚力(kpa)摩擦角的最大值(度)摩擦角的殘留值(度)沙礫3432無細沙的沙:性砂礫3532粘性艮好的沙性砂礫3532較細的砂礫和沙的混合體2822細沙粒3230粗沙粒3430級配艮好的沙粒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有機淤泥或粘土2015巖石物理力學(xué)性質(zhì)一覽表巖石物理力學(xué)性質(zhì)各項指標巖石密度(g/cm3)孔隙率吸水率軟化系數(shù)巖類變形模量（IQ巖石密度(g/cm3)孔隙率吸水率軟化系數(shù)巖類變形模量（IQsMPa）抗壓強度抗拉強度內(nèi)聚力（\巖石密度（g/液限％塑限％塑性指數(shù)變形模量（MPa）孔隙比％抗拉強度內(nèi)聚力C積石土堆川碎<?V土粒密度2Q~4Q般假定O般假定Q黃土類土十、23~3315~2Q8~13新黃土具有濕陷性般假定O、（老）、（新）粘性土?V23~5516~3Q7~25ri2（壓縮模量）般假定O

泥巖、（粘土巖）、59（干粘土巖）、（粘二巖）頁巖、-V16~2010、Ioo2~103~20泥板石ZV123~199（干板巖）粉砂巖 >_-~rr▲?.i 10~32、 “,、 石英砂UU54~5868、13(寒武)54(MR)砂巖?V-V174120、2004~258'40礫巖、?V'（新鮮巖體）10~1502~158~50泥灰?guī)rZV~（新鮮巖體）"2040~60（新鮮體）灰?guī)r 2 ZV35~3950~2005~2010"50白云石■V、~3280~25015'2520'50LLUJ、、（綠泥石片巖）44~7210、100「10「20「枚巖、、IO（石英千枚巖）10、100「10「20

板石（新鮮巖體）60、2007~152~20大理巖?V49~6770~140（裂隙發(fā)育巖K石英石ZV65~70150~35015~3010"50, 花岡4甘XJLLJ?VzV3O~37100~2507~2514"50閃長巖、、、（具裂隙巖體）Io(T25010'2510"50輝長巖?V、180"30015~3610"50流紋巖、180"30015'3010"50安山巖?V"（具裂隙巖體）100~25010'2010、40玄武巖?V83180"30015~3610"50注：未注明為巖體的數(shù)據(jù)，均為巖石試驗數(shù)據(jù)。唐大雄劉佑榮張文殊王清工程巖土學(xué)（第二版）地質(zhì)出版社1998北京重慶建筑工程學(xué)院同濟大學(xué)巖體力學(xué)中國建筑工業(yè)出版社北京工程地質(zhì)手冊編寫委員會工程地質(zhì)手冊（第三版）中國建筑工業(yè)出版社北京李先煒巖體力學(xué)性質(zhì)煤炭工業(yè)出版社泊松比范圍為0、，不會大于。砂巖泊松比左右，煤巖左右。一般巖石彈性模量量級為10,單位Pa。煤巖彈性模量量級為9,Pao在巖石的彈性工作范圉內(nèi)，P一般為常數(shù)，但超越彈性范圍以后，U隨應(yīng)力的增大而增大，直到。二為」I,巖石種類E（IO的4次方NTa）U閃長巖細粒花崗如石斜長花崗石 斑狀花崗石IJLJI花崗閃長i1I石英砂巖片麻花崗Z/I/wtL石IJLJ止長巖kt rrk[[▲U-I片石玄武巖安山巖絹云母頁石—廿LLJ花岡石細砂巖中砂巖