常用的岩土和岩石物理力学参数讲解.pdf

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1、精品文档(E,ν)与(K,G)的转换关系如下：EK3(12)EG（7.2）2(1)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E(GPa)νK(GPa)G(GPa)(kg/m3)砂岩19.30.3826.87.0粉质砂岩26.30.2215.610.8石灰石209028.50.2922.611.12210-25711.10.298.84

2、.3页岩0大理石270055.80.2537.222.3花岗岩73.80.2243.930.2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ν松散均质砂土147010-260.2-0.4密质均质砂土184034-690.3-0.45松散含角砾淤泥质砂土1630密实含角砾淤泥质砂土19400.2-0.4硬质粘土17306-140.2-0.5软质粘土1170-14902-30.15-0.25黄土1380软质有机土610-820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：E,E,ν,ν和

3、G；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E,E,E,13121313123ν,ν,ν,G,G和G。这些常量的定义见理论篇。121323121323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7.3E(GPa)E(GPa)ννG(GPa)xyyxzxxy砂岩43.040.00.280.1717.01。欢迎下载精品文档砂岩15.79.60.280.215.2石灰石39.836.00.180.2514.5页岩66.8

4、49.50.170.2125.3大理石68.650.20.060.2226.6花岗岩10.75.20.200.411.2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K，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K值是2Gpa。其ff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K，不用折减。这是由于对于大的K流动时ff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,与孔隙度n，tf渗透系数k以及K有如下关系：fnt（7.3）fKk'f对于

5、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K的结果。fk'C（7.4）nmKf其中1mK4G/3kk'f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）——水的单位重量f考虑到固结时间常量与C成比例，我么可以将K的值从其实际值（2109Pa）减少，f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K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f隙压力。如果K远比k大，则压缩过程就慢，但

6、是一般有可能K对其影响很小。例如在土ff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：KKKf（7.5）un不排水的泊松比为：2。欢迎下载精品文档3K2Gu（7.6）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N2cN（7.7）s13其中N(1sin)

7、/(1sin)φ——最大主应力(压缩应力为负);1——最小主应力3——摩擦角c——粘聚力当f0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。s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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；3ft（7.8）t3当f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