常用的岩土和岩石物理力学参数.doc-资料库

yaochenhui1992-9385116-4744300845365871123.doc.pdf-第1页.png

第1页 / 共9页

yaochenhui1992-9385116-4744300845365871123.doc.pdf-第2页.png

第2页 / 共9页

yaochenhui1992-9385116-4744300845365871123.doc.pdf-第3页.png

第3页 / 共9页

yaochenhui1992-9385116-4744300845365871123.doc.pdf-第4页.png

第4页 / 共9页

yaochenhui1992-9385116-4744300845365871123.doc.pdf-第5页.png

第5页 / 共9页

yaochenhui1992-9385116-4744300845365871123.doc.pdf-第6页.png

第6页 / 共9页

yaochenhui1992-9385116-4744300845365871123.doc.pdf-第7页.png

第7页 / 共9页

yaochenhui1992-9385116-4744300845365871123.doc.pdf-第8页.png

第8页 / 共9页

(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： K  E )21(3  G  E 1(2  ) （7.2）当ν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ν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) 2090 2210-2570 2700 砂岩粉质砂岩石灰石页岩大理石花岗岩 E(GPa) 19.3 26.3 28.5 11.1 55.8 73.8 ν 0.38 0.22 0.29 0.29 0.25 0.22 K(GPa) 26.8 15.6 22.6 8.8 37.2 43.9 松散均质砂土 10-26 34-69 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980）干密度(kg/m3) 1470 1840 密质均质砂土松散含角砾淤泥质砂土 1630 密实含角砾淤泥质砂土 1940 1730 硬质粘土 1170-1490 1380 610-820 2150 软质粘土黄土软质有机土冻土弹性模量 E(MPa) 6-14 2-3 G(GPa) 7.0 10.8 11.1 4.3 22.3 30.2 表7.2 泊松比ν 0.2-0.4 0.3-0.45 0.2-0.4 0.2-0.5 0.15-0.25 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, ν12,ν13 和 G13 ；正交各向异性弹性模型有 9 个弹性模量 E1,E2,E3, ν12,ν13,ν23,G12,G13 和 G23。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）砂岩砂岩石灰石 Ex(GPa) 43.0 15.7 39.8 Ey(GPa) 40.0 9.6 36.0 νyx 0.28 0.28 0.18 νzx 0.17 0.21 0.25 表7.3 Gxy(GPa) 17.0 5.2 14.5

页岩大理石花岗岩 66.8 68.6 10.7 49.5 50.2 5.2 0.17 0.06 0.20 0.21 0.22 0.41 25.3 26.6 1.2 流体弹性特性——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 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, tf 与孔隙度 n，渗透系数 k 以及 Kf 有如下关系： t  f n kK f ' （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 C 来决定改变 Kf 的结果。 C   ' k  n K f m  （7.4）其中 m  k 1 3/4G K  f  'k 其中， 'k ——FLAC3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f ——水的单位重量考虑到固结时间常量与 C 成比例，我么可以将 Kf 的值从其实际值（ 2  Pa910 ）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 k 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： K u  KK f  n （7.5）不排水的泊松比为：

 u 3K u 3K(2 2G  ）G  u （7.6）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 FLAC3D 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。 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： f s    1 3N 2c N    （7.7）其中 N φ  1(  sin 1/()   sin )  1 ——最大主应力 (压缩应力为负); 3 ——最小主应力 ——摩擦角 c——粘聚力 0 当 f s  时进入剪切屈服。这里的两个强度常数φ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 3 等于单轴抗拉强度的点时， t ，这个次主应力不会达到拉伸强度—例如； tf  t   3 （7.8）当 f t  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 0 强度不能超过σ3, 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 t  max  c tan  （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 uq 表示， uq 与粘聚力 C 和摩擦角的关系由下式确定 q u  2ctan(45  /2) 岩石的强度特性值（实验室测定）摩擦角（度） 27.8 32.1 14.4 粘聚力（MPa） 27.2 34.7 34.8 （7.10）表7.4 抗拉强度（MPa） 1.17 -- -- 沙岩粉质岩泥质页岩

硅岩石灰石山脉花岗岩测试场地玄武岩 42.0 42.0 51.0 31.0 70.6 6.72 55.1 66.2 -- 1.58 -- 13.1 土体的强度特性值（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）沙砾无细沙的沙性砂砾粘性良好的沙性砂砾较细的砂砾和沙的混合体细沙粒粗沙粒级配良好的沙粒低塑性泥沙中-高塑性泥沙低塑性粘土中塑性粘土高塑性粘土有机淤泥或粘土 -- -- 1.0 3.0 -- -- -- 2.0 3.0 6.0 8.0 10.0 7.0 34 35 35 28 32 34 33 28 25 24 20 17 20 32 32 32 22 30 30 32 25 22 20 10 6 15

岩石物理力学性质一览表----岩石物理力学性质各项指标土类岩石密度 (g/cm3) 2.65~2.7 土粒密度碎石（堆积）类土黄土类土干 1.3~1.5 23~33 15~20 8~13 粘性土 1.8~2.05 23~55 16~30 7~25 液限% 塑限% 塑性指数变形模量（MPa）孔隙比% 抗拉强度内聚力 C 摩擦角备注 20~40 0.4~0.6 新黄土具有湿陷性 4~12（压缩模量） 0.8~1.1 0.7~1.0 一般假定 0 一般假定 0 一般假定 0 一般假定 0 36~42 0.03~0.06（老） 0.01~0.033(新) 15~25（老） 17.8~28.4(新) 0.005~0.06 8~26 含水率% 10~25 含水率% 20~40

岩类抗压强度抗拉强内聚力 C 摩擦角岩石密度 (g/cm3) 2.3~2.6 2 孔隙率吸水率软化系数变形模量（103MPa） 0.03~0.37 （粘土岩） 0.24~0.74 16~20 0.4~10.0 0.5~3.2 0.1~0.5 0.1~0.3 0.39~0.52 10~32 54~58 度 20.7~59（干粘土岩） 10~100 2~10 123~199(干板岩) 68~102.5 1.9~3.0 0.01 0.04~0.09 （粘土岩） 3~20 23 15~30（粘土岩） 15~30 0.07~1.7 13（寒武） 54（震旦） 29~59 75~82.5（似内摩擦角）摩擦系数 0.54 （寒武）0.49（震旦） 35~50 35~50 泥岩页岩泥板岩 2.3~2.8 粉砂岩石英砂岩砂岩砾岩 2.6~2.7 1 2.2~2.7 1 2.40~2. 66 1.6~28.0 0.2~9.0 0.65~0.97 17~41 20~200 0.8~10.0 0.3~2.4 0.50~0.96 6.7~16.2（新 10~150 鲜岩体） 4~25 2~15 8~40 8~50 泥灰岩 2.3~2.7 1.0~10.0 0.5~3.0 0.44~0.54 1.3~2.6（新灰岩 2.3~2.7 7 白云岩 2.1~2.7 2.69~2. 片岩 16.0~52 0.1~4.45 0.7~0.94 鲜岩体） 35~39 0.1~3.0 0.3~25.0 0.02~1.85 0.1~0.2 6.7~32 0.53~0.69 44~72 3.5~20 40~60 50~200 80~250 10~100 0.3~1.4 2.8~4.2 5~20 0.32 （新鲜岩体） 10~50 37（新鲜岩体） 35~50 15~25 1~10 20~50 1~20 35~50 26~65

千枚岩板岩 2.3~2.7 5 92 96 98 大理岩 2.6~2.7 石英岩 2.4~2.8 花岗岩 2.3~2.8 闪长岩 2.52~2. 辉长岩 2.55~2. （绿泥石片岩） 0.67~0.96 10（石英千枚岩） 5.0（新鲜岩体） 49~67 0.94~0.96 65~70 0.72~0.97 30~37 0.6~0.8 1.5~8.5（具裂隙岩体） 0.4~3.6 0.5~1.8 0.45 左右 0.1~0.3 0.1~6.0 0.1~1.0 0.1~8.7 0.5~4.0 0.2~5.0 0.1~1.5 0.1~4.0 0.3~5.0 0.3~4.0 0.5~4.0 流纹岩 2.5~3.3 安山岩 2.3~2.7 1.1~4.5 0.3~4.5 玄武岩 2.5~3.1 0.5~7.2 0.3~2.8 0.81~0.91 8.3~12.0（具裂隙岩体） 83 0.3~0.95 注：未注明为岩体的数据，均为岩石试验数据 10~100 60~200 1~10 7~15 1~20 2~20 26~65 45~60 70~140 2.0~4.0 150~350 100~250 100~250 15~30 7~25 10~25 4.9（裂隙较发育岩体） 10~50 14~50 10~50 52（裂隙较发育岩体） 50~60 45~60 53~55 180~300 15~36 10~50 180~300 100~250 15~30 10~20 10~50 10~40 180~300 15~36 10~50 50~55 45~60 45~50 50~55

泊松比范围为 0~0.5，不会大于 0.5。砂岩泊松比 0.22 左右，煤岩 0.3 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，Pa。在岩石的弹性工作范围内，μ一般为常数，但超越弹性范围以后，μ随应力的增大而增大，直到μ=0.5 为止。岩石种类闪长岩细粒花岗岩斜长花岗岩斑状花岗岩花岗闪长岩石英砂岩片麻花岗岩正长岩片岩玄武岩安山岩绢云母页岩花岗岩细砂岩中砂岩中灰岩石英岩板状页岩粗砂岩片麻岩页岩大理岩炭质砂岩泥灰岩石膏 E(×104MPa) 10.1021～11.7565 8.1201～8.2065 6.1087～7.3984 5.4938～5.7537 5.5605～5.8302 5.3105～5.8685 5.0800～5.4164 4.8387～5.3104 4.3298～7.0129 4.1366～9.6206 3.8482～7.6965 3.3677 2.9823～6.1087 2.7900～4.7622 2.5782～4.0308 2.4056～3.8296 1.7946～6.9374 1.7319～2.1163 1.6642~4.0306 1.4043~5.5125 1.2503~4.1179 0.962~7.4827 0.5482~2.0781 0.3658~0.7316 0.1157~0.7698 μ 0.26～0.37 0.24～0.29 0.19～0.22 0.13～0.23 0.20～0.23 0.12～0.14 0.16～0.18 0.18～0.26 0.12～0.25 0.23～0.32 0.21～0.32 -- 0.17～0.36 0.15～0.25 0.10～0.22 0.18～0.35 0.12～0.27 -- 0.10～0.45 0.20～0.34 0.09～0.35 0.06～0.35 0.08～0.25 0.30～0.40 0.3

资料库

常用的岩土和岩石物理力学参数.doc

相关推荐

课程资源

热门标签

最新资料