岩土的物理力学性质参数

(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下：)21(3ν-=EK)1(2ν+=EG （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土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2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 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。

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 f ，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 f 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K f ，不用折减。

这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。

在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,∆ tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系：'f f kK nt ∝∆ （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νC 来决定改变K f 的结果。

f'K nm k C +=νν （7.4）其中3/4G K 1m +=νf 'k k γ=其中，'k ——FLAC 3D 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 γ——水的单位重量考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9102⨯）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。

(E v) •与(K. G)的转换关系如下:3(1-2v)G = ------------ (7.2)2(1+ v)当v 值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5,因为汁算的K 值将会非常的高，偏离 实际值很多。

最好是确左好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和v 来计算G 值。

表7」和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。

各向异性弹性特性一一作为各向异性弹性体的特姝情况，横切各向同性弹性模型需要 5中弹性常量：E], E 3, V 12, VI 3和On ；正交％向异性弹性模型有9个弹性模量E h E 2,E 3, V12, V13, V23,G12,G13 GlJo 这些常量的定义见理论篇。

均质的节理或是层状的岩仃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、巧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。

1 / 10页岩66.849.50」70.2125.3大理石6&650.20.060.2226.6花岗岩10.7 5.20.200.41 1.2流体弹性特性一一用于地F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 o纯净水在室温情况下的K「值是2 Gpa Q 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Kr,不用折减。

这是由于对于大的K（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,△"与孔隙度m渗透系数k以及心有如下关系：(7.3)对于可变形流体（多数课本中都是将流体设左为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数C,来决定改变&的结果。

(7.4)英中1m|z = -------------K + 4G/3 k = k /f其中，k—一FLAC3D使用的渗透系数k一一渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒）r r——水的单位重量考虑到固结时间常量与G，成比例，我么可以将K（的值从英实际值（2xlOSd）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。

岩土体物理力学参数在边坡稳定性定量分析中，岩土体的物理力学参数往往直接控制着稳定系数和支护工程量。

常规的获取参数的方法主要有试验法、经验法、工程地质类比法、反演分析法等。

此外，当边坡稳定受成组结构面和岩桥共同控制时，仍常采用结构面连通率，即采用结构面和岩桥强度进行加权平均来求取潜在滑移面的综合抗剪强度。

以下对两种参数获取方法进行简单介绍。

1.试验法试验法一般可分为室内试验和现场试验两类。

现场试验试件尺寸一般较大，多为（50～70）cm×（50～70）cm，它能保持岩土体的原始状态，并能反映结构面二、三级起伏差对强度的影响，但加工困难，周期长，试验费用相对较高。

室内试验试件一般较小，多为扰动样，存在尺寸效应问题，但取样简单，可以开展各种不同工况下的试验，如三轴直剪试验、饱和固结快剪试验、饱和固结排水剪试验、慢剪试验等。

室内试验由于试验周期短，费用相对较低，可以大量开展。

目前，随着取样技术的发展，已具备取原状样的条件，且可在刚性伺服机上开展试验，能有效地确定有效正应力，控制剪切速度，试验成果较为真实可靠。

2.经验估算法可根据一些经验公式，如利用Hoek-Brown强度准则确定岩体的综合抗剪强度。

一般是在工程前期和缺乏试验的地区应用，该方法存在的问题是岩石强度权重偏大，应用在坚硬和极坚硬岩石中时，确定的抗剪强度常常偏高。

8.5.2 选择原则对于一些不重要或者工程前期缺乏试验资料的边坡，可通过经验法和工程地质类比法，初步确定岩土体的物理力学参数，以此估算边坡的稳定性和支护工程量。

对于一些已经失稳或正在变形的边坡，采用反演分析法来获取岩土体的物理力学参数是一种最有效的办法，但由于此时的抗剪强度已不是常规物理意义上的抗剪强度，而是岩土体抗剪强度参数、边界条件、地下水条件等因素的综合反映，因此，在应用时应严格注意条件的相似性。

同时，应考虑在工程有效期内工作条件的可能变化趋势对强度参数的影响，并适当进行调整。

(水利水电)部分常用岩土物理力学参数经验数值-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN使用说明：1、资料涉及各行各业；2、资料出处为黄底加粗字体的为最新版本内容。

可按规范适用范围选择使用；3、资料出处非黄底加粗字体的为引用资料，很多为老版本，参考用。

水利水电工程部分岩土物理力学参数经验数值1岩土的渗透性（1）渗透系数《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB50307-1999 139~140页土体的渗透系数值2《水利水电工程水文地质勘察规范》SL373-2007 62~63页岩土体渗透性分级Lu：吕荣单位，是1MPa压力下，每米试段的平均压入流量。

以L/min计摘自《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99 附录J 66页表F 岩土体渗透性分级3《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）109页附录F （2）单位吸水量各种构造岩的单位吸水量（ω值）上表可以看出：同一断层内，一般碎块岩强烈透水；压碎岩中等透水；断层角砾岩弱透水；糜棱岩和断层泥不透水或微透水。

摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版 113页坝基（肩）防渗控制标准4注：透水率1Lu（吕荣）相当于单位吸水量0.01摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版 118页。

（3）简易钻孔抽注水公式1）简易钻孔抽水公式根据水位恢复速度计算渗透系数公式1.57γ(h2-h1)K= ———————t (S1+S2)式中：γ---- 井的半径；h1---- 抽水停止后t1时刻的水头值；h2---- 抽水停止后t2时刻的水头值；S1、S2---- t1或t2时刻从承压水的静止水位至恢复水位的距离；H---- 未抽水时承压水的水头值或潜水含水层厚度。

《工程地质手册》第三版 927页2）简易钻孔注水公式当l/γ＜4时0.366Q 2lK= ———— lg ———Ls γ式中：K—渗透系数（m/d）；l---试验段或过滤器长度（m）；Q---稳定注水量（m3/d）；s---孔中水头高度（m）；γ---钻孔或过滤器半径（m）。

(E, ν) 与(K, G)的转换关系‎如下：)21(3ν-=EK)1(2ν+=EG （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）（Goodm a n,1980） 表7.1土的弹性特‎性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2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 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异‎性弹性模型‎有9个弹性‎模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G13和G 23。

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。

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 ‎f ，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 f 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K ‎f ，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FLAC ‎3D 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：'f f kK nt ∝∆ （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‎结系数来决‎νC 定改变Kf ‎的结果。

(E, ν与) (K, G) 的转换关系如下：KE3(1 2 )GE（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 (kg/m 3)E(GPa) ν K(GPa)G(GPa)砂岩 19.3 0.38 26.8 7.0 粉质砂岩26.30.22 15.6 10.8石灰石 2090 28.5 0.29 22.6 11.1页岩 2210-25711.10.298.84.3大理石 270055.8 0.25 37.2 22.3花岗岩73.80.2243.930.2土的弹性特性值（实验室值） （Das,1980）表 7.2松散均质砂土 密质均质砂土松散含角砾淤泥质砂土 密实含角砾淤泥质砂土硬质粘土 软质粘土 黄土软质有机土冻土3弹性模量 E(MPa)泊松比 ν 干密度 (kg/m ) 1470 10-260.2-0.41840 34-690.3-0.45163019400.2-0.41730 6-14 0.2-0.5 1170-1490 2-30.15-0.251380610-820 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 3 , ν12 , ν 和 G 13 ；正交各向异性弹性模型有9 个弹性模量 E1, 131,E 2,E 3,ν12 , ν , ν 和 G 23。

这些常量的定义见理论篇。

1323 ,G 12,G 13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。

(水利水电)部分常用岩土物理力学参数经验数值-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN使用说明：1、资料涉及各行各业；2、资料出处为黄底加粗字体的为最新版本内容。

可按规范适用范围选择使用；3、资料出处非黄底加粗字体的为引用资料，很多为老版本，参考用。

水利水电工程部分岩土物理力学参数经验数值1岩土的渗透性（1）渗透系数《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB50307-1999 139~140页土体的渗透系数值2《水利水电工程水文地质勘察规范》SL373-2007 62~63页岩土体渗透性分级Lu：吕荣单位，是1MPa压力下，每米试段的平均压入流量。

以L/min计摘自《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99 附录J 66页表F 岩土体渗透性分级3《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）109页附录F （2）单位吸水量各种构造岩的单位吸水量（ω值）上表可以看出：同一断层内，一般碎块岩强烈透水；压碎岩中等透水；断层角砾岩弱透水；糜棱岩和断层泥不透水或微透水。

摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版 113页坝基（肩）防渗控制标准4注：透水率1Lu（吕荣）相当于单位吸水量0.01摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版 118页。

（3）简易钻孔抽注水公式1）简易钻孔抽水公式根据水位恢复速度计算渗透系数公式1.57γ(h2-h1)K= ———————t (S1+S2)式中：γ---- 井的半径；h1---- 抽水停止后t1时刻的水头值；h2---- 抽水停止后t2时刻的水头值；S1、S2---- t1或t2时刻从承压水的静止水位至恢复水位的距离；H---- 未抽水时承压水的水头值或潜水含水层厚度。

《工程地质手册》第三版 927页2）简易钻孔注水公式当l/γ＜4时0.366Q 2lK= ———— lg ———Ls γ式中：K—渗透系数（m/d）；l---试验段或过滤器长度（m）；Q---稳定注水量（m3/d）；s---孔中水头高度（m）；γ---钻孔或过滤器半径（m）。

常用的岩土和岩石物理力学参数岩土和岩石物理力学参数是指描述岩土和岩石力学性质的一些重要参数，对于工程和地质领域的研究和实践具有重要意义。

以下是一些常用的岩土和岩石物理力学参数。

1.密度：岩土和岩石的密度是指单位体积的质量。

岩土和岩石的密度是其成分和结构的重要表征，常用单位是千克/立方米。

2.孔隙度：岩土和岩石内部的空隙或孔隙的体积与总体积的比值。

孔隙度是描述岩土和岩石中孔隙性质的重要参数，通常用百分比表示。

3.孔隙水压力：岩土和岩石中存在的地下水与孔隙水压力是一种重要的物理力学参数。

孔隙水压力对岩土和岩石的稳定性、渗透性和强度等产生重要影响。

4.饱和度：饱和度是指岩土和岩石中孔隙所含的水的含量与孔隙容量的比值。

饱和度是衡量岩土和岩石中含水情况的一项指标。

5.孔隙比：孔隙比是指岩土和岩石中孔隙体积与固体体积的比值。

孔隙比是岩土和岩石的一个重要参数，它关系到其渗透性、存储性以及力学性质等。

6.孔隙率：岩土和岩石中孔隙的比例，描述含孔岩体的空间特征的参数。

7.饱和度指数：饱和度指数是指岩土和岩石中各向同性材料，当孔隙度小于50%时，饱和度指数与孔隙度有关，其表征了岩土和岩石中孔隙数量和大小对其力学性质的影响。

8.波速：岩土和岩石中机械波传播的速度是一项重要的物理力学参数。

根据波速可以推算岩土和岩石的弹性模量和泊松比等力学参数。

9.阻尼比：用来描述岩土和岩石中振动能量的衰减情况，是衡量动力响应特性的一个重要参数。

10.岩石强度参数：包括抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等，是衡量岩石材料抵抗各种力学载荷的重要参数。

11.几何参数：岩土和岩石中的几何参数包括颗粒形状、颗粒大小分布、颗粒间隙度等，对岩土和岩石的物理力学性质具有重要影响。

总之，岩土和岩石的物理力学参数是描述其物理性质和力学性质的重要参数，对于工程和地质领域的研究和实践具有重要意义。

不同的参数描述了岩土和岩石在不同方面的力学性质，研究者和工程师需要根据具体情况选择合适的参数进行分析和计算。

表2 部分岩石的孔隙率与吸水率花岗岩0.04 7 2.80 0.95 0.10〜-1.70流纹斑岩 1.10 7.40 2.00 0.14〜-1.65闪长岩0.25 7.00 1.25 0.18〜-1.00 正长岩— 2.54 0.48安山岩0.29 〜1.13 0.70 —玄武岩 1.10 4.30 2.30 0.20〜-1.00辉绿岩 1.00 7 2.20 1.70 0.30〜-0.80霏细岩0.29 T.10 2.20 0.20〜-1.00凝灰岩 1.59 7 2.23 1.80 0.18〜-0.35 火山角砾岩0.90 7 7.54 3.20 0.34 〜2.12安山凝灰集块岩0.40 〜4.10 2.10 0.14〜-4.00砾岩 2.00 T.10 3.20 0.40〜-1.00 砂岩 1.04 7 9.30 5.04 0.14 〜4.10砂岩（第三纪） 5.00〜20.00 13.00 1.00〜-9.00砂岩（白垩纪） 2.20〜42.00 15.30 —砂岩（侏罗纪）7.20〜-37.70 17.10 —砂岩（三迭纪） 4.20〜-24.60 13.20 —砂岩新鲜的0.60〜27.70 19.30 —风化的—21.11 —石英砂岩— 2.26 —石英砂岩新鲜的— 1.71 —风化的— 4.91 —页岩0.70 7.00 一 2.30〜-6.00 砂质页岩0.80 〜4.15 一—泥质页岩— 1.35 —煤质页岩— 1.03 —泥灰岩 1.00〜-52.00 18.00 1.00〜-5.00石灰石0.53〜27.00 12.00 0.20〜-6.40石灰岩（第三纪）—20.00 —石灰岩（中生代） 1.20〜26.50 11.65 —石灰岩（古生代）0.80〜27.00 12.00 —白垩 5.00〜-58.00 26.40 —石膏0.10 7 4.00 1.70 —硬石膏0.63 7 6.26 1.65 —片麻岩0.30 7 2.40 1.35 0.14〜-0.30 大理岩0.10 7 6.00 1.00 —白云岩0.30〜25.00 7.70 —石英岩0.00 7 8.70 2.40 0.02〜-0.28注：1.平均比重取：砂为 2.65 ;轻亚粘土为 2.70 ;亚粘土为2.71 ;粘土 2.74。