常用的岩土和岩石物理力学参数.pdf

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1、(E,)与(K,G)的转换关系如下:)21(3EK)1(2EG (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。3 0.38 26.8 7.0 粉质砂岩 26.3 0。22 15.6 10.8 石灰石 2090 28.5 0.29 22。6 11.1

2、 页岩 22102570 11.1 0.29 8。8 4。3 大理石 2700 55。8 0。25 37。2 22.3 花岗岩 73。8 0.22 43.9 30.2 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 1470 10-26 0。20.4 密质均质砂土 1840 34-69 0.30。45 松散含角砾淤泥质砂土 1630 密实含角砾淤泥质砂土 1940 0.2-0.4 硬质粘土 1730 6-14 0.2-0.5 软质粘土 11701490 2-3 0.15-0.25 黄土 1380 软质有机土 610820

3、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 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)表7.3 Ex(GPa)Ey(GPa)yx zx Gxy(GPa)不排水的泊松比为:)G3K(22G3Kuu

4、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:s13N2c Nf (7。7)其中)sin1/()sin1(N 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 当0fs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

5、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;t3tf (7.8)当0ft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 tanctmax (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/2)2ctan(45qu (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

6、)抗拉强度(MPa)沙岩 27.8 27.2 1。17 粉质岩 32。1 34。7-泥质页岩 14.4 34.8-硅岩 42.0 70.6-石灰石 42.0 6。72 1。58 山脉花岗岩 51.0 55。1-测试场地玄武岩 31。0 66.2 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 34 32 无细沙的沙性砂砾 35 32 粘性良好的沙性砂砾 1.0 35 32 较细的砂砾和沙的混合体 3.0 28 22 细沙粒-32 30 粗沙粒 34 30 级配良好的沙粒-33 32 低塑性泥沙 2.0 28 25 中-高塑性泥沙

7、 3。0 25 22 低塑性粘土 6。0 24 20 中塑性粘土 8。0 20 10 高塑性粘土 10.0 17 6 有机淤泥或粘土 7。0 20 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)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 碎石(堆积)类土 2.652。7 土粒密度 2040 0。40。6 一般假定0 一般假定 0 3642 黄 土 类土 干1.3 1.5 2333 1520 813 新 黄 土 具 有湿陷性 0.81.1 一般假定0 0。030。06(老)0。010.033(新)1525

8、(老)17。828。4(新)含水率%1025 粘性土 1.82.05 2355 1630 725 412(压缩模量)0.71.0 一般假定0 0.0050。06 826 含水率 2040 岩类 岩石密度(g/cm3)孔隙率 吸水率 软化系数 变 形 模 量(103MPa)抗压强度 抗 拉 强度 内聚力 C 摩擦角 泥岩 0。030。37(粘土岩)20。759(干 粘 土岩)0。01 0.04 0.09(粘土岩)23 1530(粘土岩)页岩 2.32.62 0。410。0 0.53。2 0.240。74 1620 10100 210 320 1530 泥板岩 2.32。8 0。10.5 0.10

9、.3 0。390.52 123199(干 板岩)粉砂岩 1032 0.071.7 2959 石 英 砂岩 2。62.71 5458 68102.5 1。93。0 13(寒武)54(震旦)7582.5(似 内 摩 擦角)摩擦系数 0。54(寒武)0。49(震旦)砂岩 2。22.71 1。628。0 0.29。0 0.650。97 1741 20200 425 840 3550 砾岩 2.40 2.66 0。810.0 0.32.4 0.500.96 6。716。2(新 鲜 岩体)10150 215 850 3550 泥灰岩 2.32.7 1.010。0 0.53。0 0.440.54 1.32.

10、6(新鲜岩体)3.520 4060 0。31.4 0.32(新鲜岩体)37(新鲜岩体)2。84.2 灰岩 2.32。77 16.052 0.14.45 0。70。94 3539 50200 520 1050 3550 白云岩 2。12。7 0.325。0 0。13。0 6。732 80250 1525 2050 3550 片岩 2。692。92 0。021.85 0。10.2 0.530.69(绿泥石片岩)4472 10100 110 120 2665 千枚岩 0。43.6 0。51。8 0。670。96 10(石英千枚岩)10100 110 120 2665 板岩 2.32.75 0。45

11、左右 0.10.3 5。0(新鲜岩体)60200 715 220 4560 大理岩 2。62.7 0。16.0 0。11.0 4967 70140 2。04.0 4.9(裂隙较发育岩体)52(裂隙较发育岩体)石英岩 2.42。8 0.18。7 0。11.5 0.940。96 6570 150350 1530 1050 5060 花岗岩 2.32。8 0.54.0 0。14.0 0.720.97 3037 100250 725 1450 4560 闪长岩 2.522。96 0。25。0 0.35。0 0.60.8 1.5 8。5(具裂隙岩体)100250 1025 1050 5355 辉长岩 2

12、。552。98 0。34.0 0。54.0 180300 1536 1050 5055 流纹岩 2。5 180300 1530 1050 4560 3。3 安山岩 2。32。7 1.14.5 0。34。5 0.810.91 8.312。0(具裂隙岩体)100250 1020 1040 4550 玄武岩 2。53.1 0。57.2 0。32。8 0.30.95 83 180300 1536 1050 5055 注:未注明为岩体的数据,均为岩石试验数据。1 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 2 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 1

13、981.10 北京 3 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 1992.12 北京 4李先炜 岩体力学性质 煤炭工业出版社 泊松比范围为 00.5,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,一般为常数,但超越弹性范围以后,随应力的增大而增大,直到=0.5 为止。岩石种类 E(10 的 4 次方MPa)闪长岩 10.102111.7565 0.260。37 细粒花岗岩 8。12018.2065 0.240。29 斜长花岗岩 6。10877。3984

14、0。190.22 斑状花岗岩 5。49385。7537 0.130.23 花岗闪长岩 5。56055。8302 0。200。23 石英砂岩 5.31055.8685 0.120。14 片麻花岗岩 5。08005。4164 0.160.18 正长岩 4。83875.3104 0.180.26 片岩 4。32987。0129 0。120。25 玄武岩 4。13669。6206 0。230.32 安山岩 3.84827。6965 0。210。32 绢云母页岩 3。3677 -花岗岩 2.98236。1087 0。170。36 细砂岩 2.79004。7622 0。150。25 中砂岩 2。57824

15、。0308 0。100.22 中灰岩 2。40563。8296 0。180.35 石英岩 1。79466。9374 0.120.27 板状页岩 1。73192。1163 粗砂岩 1.66424.0306 0。100.45 片麻岩 1.40435.5125 0.200。34 页岩 1。25034。1179 0.090。35 大理岩 0.9627.4827 0。060.35 炭质砂岩 0.54822。0781 0.080。25 泥灰岩 0.36580。7316 0。300.40 石膏 0。11570.7698 0.3 土的泊松比 土的种类和状态 泊松比 碎石土 0。150.20 砂土 0.200.25 粉土 0。25 粉质粘土 坚硬状态 0.25 可塑状态 0。3 软塑或流动 0.35 粘土 坚硬状态 0。25 可塑状态 0。35 软塑或流动 0。42 但是应该注意,土的泊松是很难精确得到的,以上只是近似值。地基与基础(顾晓鲁等主编,中国建工,1993,第二版)142 面:

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