石英砂岩物理

(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。

岩土的物理力学性质指标
岩土的物理力学性质指标应根据工程地质划分的扇形区及各区的边坡变形破坏特点，选取与之有关的试样进行力学试验，测定岩石及软弱夹层物理力学性质指标。

岩石及软弱夹层的物理性质指标详见表1至表7。

表1 部分岩石的容重
表2 部分岩石的孔隙率与吸水率
表3 不同成因粘土的有关物理力学性质指标（一）
表4 不同成因粘土的有关物理力学性质指标（二）
表5 几种土的渗透系数表
表6 土的平均物理、力学性质指标（一）
表7 土的平均物理、力学性质指标（二）
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。

2.粗砂与中砂的Eo值适用于不均系数Cu=3时，当Cu＞5时应按表中所列值减少2/3。

Cu为中间值时， Eo 值按内插法确定。

3.对于地基稳定计算，采用内摩擦角φ的计算值低于标准值2°。

岩石及软弱夹层的力学性质指标见表8至表25。

表8 岩石力学性质指标的经验数据（一）。

岩性岩石密度(g/cm3) 液限% 塑限% 塑性指数 变形模量（MPa） 孔隙比%碎石（堆积）类土2.65~2.720~400.4~0.6土粒密度黄土类土 干1.3~1.5 23~33 15~20 8~13 新黄土具有湿陷性 0.8~1.1粘性土 1.8~2.05 23~55 16~30 7~25 4~12（压缩模量） 0.7~1.0抗压强度岩性岩石密度(g/cm3)孔隙率 吸水率 软化系数 变形模量（103MPa）泥岩 0.03~0.37（粘土岩） 20.7~59（干粘页岩 2.3~2.62 0.4~10.0 0.5~3.2 0.24~0.7416~20 10~100泥板岩 2.3~2.8 0.1~0.5 0.1~0.3 0.39~0.52 123~199(干板岩)粉砂岩10~32石英砂岩 2.6~2.71 54~58 68~102.517~41 20~200砂岩 2.2~2.71 1.6~28.0 0.2~9.0 0.65~0.97砾岩 2.40~2.66 0.8~10.0 0.3~2.4 0.50~0.96 6.7~16.2（新鲜岩体） 10~150 2~15 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（新鲜岩体） 3.5~20 /Us+>v g!40~60 0.3~1.4 + /%4E %`9SS2.8~4.2 0.32（新鲜岩体） 37（新鲜岩体） /8]ZUK 灰岩 2.3~2.77 16.0~52 0.1~4.45 0.7~0.94 35~39 50~200 5~20 10~50 35~50 Z白云岩 2.1~2.7 0.3~25.0 0.1~3.0 6.7~32 80~250 15~25 20~50 35~50 zK 1\InP 片岩 2.69~2.92 0.02~1.85 0.1~0.2 0.53~0.69（绿泥石片岩） 44~72 10~100 1~10 1~20 千枚岩 0.4~3.6 0.5~1.8 0.67~0.96 10（石英千枚岩） 10~100 1~10 1~20 26~65 qkc 板岩 2.3~2.75 0.45左右 0.1~0.3 5.0（新鲜岩体） 60~200 7~15 2~20 45~60 JUDZ_c 大理岩 2.6~2.7 0.1~6.0 0.1~1.0 49~67 70~140 2.0~4.0 4.9（裂隙较发育岩体） 52（裂石英岩 2.4~2.8 0.1~8.7 0.1~1.5 0.94~0.96 65~70 150~350 15~30 10~50 50~60 I|Hc 花岗岩 2.3~2.8 0.5~4.0 0.1~4.0 0.72~0.97 30~37 100~250 7~25 14~50 45~60 >2}*L 闪长岩 2.52~2.96 0.2~5.0 0.3~5.0 0.6~0.8 1.5~8.5（具裂隙岩体） 100~250 10~25 10~50 辉长岩 2.55~2.98 0.3~4.0 0.5~4.0 180~300 15~36 10~50 50~55 F U} - .Ki=8p[ (<F=流纹岩 2.5~3.3 180~300 15~30 10~50 45~60安山岩 2.3~2.7 1.1~4.5 0.3~4.5 0.81~0.91 8.3~12.0（具裂隙岩体） 100~250 10~20 10~40\玄武岩 2.5~3.1 0.5~7.2 0.3~2.8 0.3~0.95 83 180~300 15~36 10~50 50~55 n Zx^ej 注：未注明为岩体的数据，均为岩石试验数据。

石英砂岩结构构造
石英砂岩是一种由石英粒子构成的岩石，具有良好的机械性能和
热稳定性。

它的结构构造具有以下几个特点：
1. 石英砂岩是由石英作为主要的矿物组成的。

石英是一种硬度
非常高的矿物，结晶度高，有强的化学稳定性和物理稳定性。

石英在
自然界中的晶形种类很多，但最常见的晶形是六方晶系的柱状或板状。

在石英砂岩中，石英颗粒的大小和形状不同，有的是半径较小的圆形
或椭圆形，有的是具有多面体形态的颗粒，还有的呈长短不一的条状、片状或丝状。

2. 石英砂岩中还包含着少量的其他矿物物质，如长石、云母、
绿泥石、赤铁矿等。

这些矿物物质的含量常常很低，不足以改变石英
砂岩的性质。

3. 石英砂岩的颗粒间晶间连接很紧密，形成了高度结晶的结构。

这种结构具有优异的物理性质，如硬度高、抗压强度强、耐磨性好和
耐腐蚀性强等。

4. 石英砂岩的化学成分稳定，极少受到酸碱等化学物质的腐蚀
和侵蚀，因此是一种重要的建筑材料。

石英砂岩在建筑工程中的应用
十分广泛，可以用来制造各种建筑材料和装饰品，如地砖、墙板、柱子、台阶、门窗框等。

总之，石英砂岩的结构构造是由颗粒间结晶紧密、矿物物质含量低、化学成分稳定等特点所构成。

这种结构的稳定性，使它成为了一
种重要的建筑材料，长期以来被广泛应用在建筑工程中。

石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源，石英的化学成分为SiO2，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。

广义的石英还包括高温石英（b-石英）。

石英块又名硅石，主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料，也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。

石英砂岩，主要成份为石英，密度为每平方厘米2.65克，莫氏硬度为7，结晶属于六万晶体系，外观成白色、青灰色、灰白色等。

用于玻璃行业可制造各种平板玻璃、夹丝玻璃、压花玻璃、空心玻璃、泡沫玻璃、玻璃砖、各类包装瓶罐，玻璃器皿如：啤酒瓶、玻璃杯、保温瓶及装饰品，可以制造光学玻璃，玻璃仪器，玻璃纤维，导电玻璃，玻璃不及防射线特种玻璃。

铸造行业用于造型用沙。

冶金行业可作冶炼添加剂，熔剂及各种硅铁合金。

耐火材料行业可作窑用高温砖，普通砖及耐火材料等。

水泥行业可作沙子水泥配料，加气混凝土，普通制品等。

化学工业可制造水玻璃、硅胶、干燥剂，石油精炼催化剂。

制造外墙涂料，马路画线漆等。

岩土的物理力学性质指标
岩土的物理力学性质指标应根据工程地质划分的扇形区及各区的边坡变形破坏特点.选取与之有关的试样进行力学试验.测定岩石及软弱夹层物理力学性质指标。

岩石及软弱夹层的物理性质指标详见表1至表7。

表1 部分岩石的容重
表2 部分岩石的孔隙率与吸水率
表3 不同成因粘土的有关物理力学性质指标（一）
表4 不同成因粘土的有关物理力学性质指标（二）
表5 几种土的渗透系数表
表6 土的平均物理、力学性质指标（一）
表7 土的平均物理、力学性质指标（二）
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。

2.粗砂与中砂的Eo值适用于不均系数Cu=3时.当Cu＞5时应按表中所列值减少2/3。

Cu为中间值时. Eo 值按内插法确定。

3.对于地基稳定计算.采用内摩擦角φ的计算值低于标准值2°。

岩石及软弱夹层的力学性质指标见表8至表25。

表8 岩石力学性质指标的经验数据（一）。

石英砂岩的特征范文石英砂岩是一种由石英颗粒组成的沉积岩。

它的主要特征可以分为岩石组成、岩层结构、物理特性和形成环境几个方面。

首先，石英砂岩的岩石组成主要是由石英颗粒组成。

石英是地球上最常见的矿物之一，它的化学式为SiO2、石英砂岩中石英颗粒的直径一般在0.06-2毫米之间，颗粒之间紧密排列，没有明显的孔隙。

其次，石英砂岩的岩层结构可以分为层理和节理两种。

层理是指岩石中存在的水平分层结构，这是由沉积作用形成的。

而节理则是指岩石中存在的垂直或近乎垂直的裂隙，这是由岩石受到地壳应力作用而形成的。

石英砂岩的物理特性也有一些独特之处。

首先，它的颜色通常呈现为灰白色，黄色和棕色，但也有可能是红色或绿色。

其次，石英砂岩的质地一般比较细腻，颗粒之间的结合力较强，硬度较高。

这使得石英砂岩在建筑和工程中常被用于制作建筑材料和装饰品。

此外，石英砂岩还具有较高的抗风化性能和化学稳定性，不容易受到自然环境的侵蚀和破坏。

最后，石英砂岩的形成环境通常是在陆地或浅海环境中。

陆地环境下的石英砂岩可以形成于河流、湖泊和沙漠等地，其中河流是最主要的沉积环境。

在河流中，水流的冲击力会将石英颗粒从其他岩石中剥离，并运输到下游的平坦地区。

当水流速度减缓时，石英颗粒会沉积下来并形成石英砂岩。

而浅海环境下的石英砂岩则是由于海浪的侵蚀和沉淀作用形成的。

总之，石英砂岩的主要特征包括由石英颗粒组成、岩层结构呈现出水平分层和垂直裂隙、质地细腻且具有较高的硬度、形成于陆地或浅海环境。

石英砂岩在地质学和工程学中有着重要的应用和价值，对其特征的认识对于理解地球的地质演化和开展相关研究具有重要意义。

常用的岩土和岩石物理力学参数(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26.3 0.22 15.6 10.8 石灰石2090 28.5 0.29 22.6 11.1 页岩2210-257011.1 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/m 3) 弹性模量E(MPa) 泊松比ν 松散均质砂土1470 10-26 0.2-0.4 密质均质砂土 1840 34-69 0.3-0.45 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1170-1490 2-3 0.15-0.25 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 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。

灰 岩鲕状 2.770.0948.630.4石英砾岩 2.660.2830.2绢英千枚岩微风化 2.600.206530灰 岩含燧石结核 2.640.5639.830泥 岩 2.65 1.5433.430石英砂岩 2.28 4.6544.229.9 1.22灰 岩 2.6072.929.232.5粉砂岩泥 质 2.52 3.103329云母片麻岩弱风化49.428.2云母片麻岩 2.50 3.4245.328.1粘土岩砂 质 2.574227.9灰 岩泥 质 2.53 3.936527.8页 岩 2.61 2.753527.5砂 岩39.127.3 2.54角砾岩 2.43 3.7256.627.3闪长玢岩岩脉,弱风化 2.950.2454.926.80.78灰 岩薄层,条带5526.528.4芒硝岩 2.0126.410.2砂 岩弱风化 2.15 6.654126 4.6粉砂岩弱风化 2.59 1.9132.825.7角砾岩 2.46 3.354.625.6砂 岩弱风化 2.19 5.147.125.5细砂岩全风化 2.188.0148.125.1石英片岩含白云母,弱风化 2.1725.0 1.3灰 岩 2.6479.224.847.5砂 岩 2.28 2.6436.524.8花岗岩强风化 2.33 5.65402318.4角砾岩 2.580.834224灰页岩 2.61 2.342924油页岩 2.0915.526.1砂 岩强风化 2.22 5.658.223.9砂 岩钙质，弱风化 2.33 5.344423.5灰 岩 2.33 4.436.223.5灰 岩白云质,微风化 2.770.4143.723.3细砂岩泥 质 2.22 5.6542.723.1灰 岩泥 质 2.610.1473.823花岗岩强风化 2.33 5.65402318.4绿泥石片岩 2.740.693423粘土岩 2.58 2.913123页 岩砂 质 2.63 1.3537.222.7云母片岩弱风化 2.69 1.245.322.0白云岩灰 质 2.690.2564.621.9粉细砂岩新 鲜 2.1739.221.7 6.7安山岩凝灰质63.821.4粉砂岩灰黑色 2.81 1.3254.521.2水云母页岩 2.44 3.7629.921.317.8粉砂岩泥 质 2.52 3.1645.321灰 岩33.721砂 岩泥钙质 2.4175.220.9粘土岩砂 质 2.41 3.0620.5 1.82粘土岩砂 质 2.51 2.53819.6粘土岩砂 质 2.54 2.8431.619.6砂 岩泥 质 2.58 2.8181.319.3粘土岩砂 质 2.62 1.9834.519粘土岩砂 质 2.59 2.6443.118.6页 岩砂质微风化 2.51 3.9671.718.2粘土岩砂 质 2.56 2.1252.718白云岩泥 质 2.530.553518页 岩 2.5625.718页 岩3317.8板 岩风 化 2.55 2.7233.917.537.3页 岩砂 质 2.52 2.0863.517.3细砂岩钙 质 2.51 1.583617.3砂 岩弱风化 2.35 6.5045.517.28.2糜棱岩片 状 2.740.903117泥灰岩 2.48 2.3628.316.5 1.9粘土岩砂 质 2.5531.716.3片麻岩 2.48 2.8216.10.017粉砂岩泥 质 2.41 3.6546.115.9辉长辉绿岩强风化 2.705415.7砂 岩泥 质 2.57 1.4937.515.6页 岩 2.63 2.0321.415.5 1.1粉砂岩 2.41 3.3252.414.7粘土岩砂 质 2.54 2.725.214.6玄武岩软 弱 2.65 3.719.214.4细砂岩、泥岩互 层 2.670.7322.814.2砾 岩强风化 2.49 2.933614砂 岩变质,强风化 2.52 2.774713.919.8粘土岩 2.56 3.2545.913.9云母片岩全风化 2.65 1.8430.813.8细砂岩 2.72 1.9256.013.5细砂岩弱风化 2.26 4.1718.213.3泥 岩砂 质 2.42 4.3514.813.6粗砂岩砾 质 2.207.7838.412.9玢 岩 2.610.3815.912.5灰 岩 2.620.8123.212.3玄武岩节理发育,全风化 2.47 3.1741.112.1砾 岩砂 质 2.593412.1细砂岩 1.988.1915.311.6灰 岩薄层,风化 2.55 1.613011.2粘土岩 2.36 6.540.611.4砂页岩 2.6614.311.1绢英千枚岩薄片，微，风化 2.600.202510石英砾岩 2.58 1.0110.7泥灰岩 2.25 6.1617.310.621.5泥 岩 2.487.282810.6 6.5粉砂岩 2.6316.610.59.7绢英千枚岩薄片状，弱风化 2.900.27301010.0粘土岩 2.5331.69.9粉砂岩泥 质 2.31 4.5530.69.9页 岩 2.6026.39.8 2.66芒硝岩 2.309.2粘土岩 2.50 6.3634.98.7粘土岩 2.33 6.1616.28.6粘土岩砂 质 6.535.28.4砂 岩钙 质 2.6137.58.322.3粉砂岩 2.55 4.8142.88.3 1.21角砾岩 2.21 5.339.58.2云母片岩松软,全风化 2.53 2.58198.2砂 岩强风化 2.34 5.27178 6.45砂 岩条带状 2.3925.37.8大理岩16.97.6大理岩集块状 2.62 3.36437.6花岗闪长岩强风化 2.55 2.48397 5.39页 岩紫红色 2.257.620.6 6.7 1.85粉砂岩粘土质 2.35 3.1814.3 6.2 3.23玄武玢岩强风化 2.62 1.9213.1 5.9粘土岩 2.2714 5.7粘土岩砂 质 2.62 5.5 4.6绿泥石片岩弱风化 2.5714.6 5.3页 岩强风化 2.40 4.15 5.2砂 岩微风化 2.21 6.1414.5 5.1砂 岩变质,强风化 2.26 5.6818515.9粘土岩 2.51 1.945砂 岩集块状 2.44 5.0913.5 4.2粉砂岩 2.37 3.3214.14千枚岩强风化 2.25 4.9874石英砂岩 2.59 1.01 3.7粉砂岩泥 质 2.1410.2420.6 1.5 1.17芒硝岩 2.3524.929.6泥 岩紫红色 2.257.620.6页 岩 2.6520粘土岩 2.6920.710.3粘土岩 2.60 1.713.3芒硝岩 2.0812.6粘土岩 2.25 4.4页 岩全风化 2.41 4.3丰 满碧 口江 垭天升桥一级电站山西北引黄徐州铜山柳泉矿0.2970葫芦口岗南水库广元香水渡狮子滩龙 门紫坪铺升钟漫湾潘家口(杨叉子坝址隔河岩华东盐矿葫芦口水库万 安漫 湾0.4150小井沟水库云南、丰收河大寨电站1.093000黄 龙徐州铜山小井沟水库江西七星水库万 安陆 浑0.253900龙口矿区沱江水库升 钟偏窗子恒 山陕西王圪堵水库江 垭江西七星水库丹江口罗江口电站0.4044龙门(甘泽坡坝址)绿水河鲁布革陕西王圪堵水库0.886辽闹得海水库大藤峡鄂利川长顺电站1.0*120小什字*现场抗剪断马鞍山桃中铁矿三岔水库升钟四九滩电站东西关寨水库月江口上洞水库偏窗子六郎洞月江口普 定徐州铜山葫芦口安微冬至小什字水库陕西王圪堵水库黑龙潭丹江口龙口电站下洞水库河南长竹河水库太平湾丹江口万县威池水库0.682680*彭水*室内三轴值太平湾葫芦口水库以礼河二级天升桥一级柘 林江西大坳小什字水库绿水河石景山龙口灰坝小井沟长滩水库太平湾下马岭江 垭以礼河一级小什字陕西王圪堵水库恒 山三 岔徐州铜山0.5310碧 口丰 满河口村0.67520淮 阳鄂巩河水库0.510碧 口狮子滩太平湾乌江渡抗切380华东盐矿蒲江小河子水库黑龙潭红旗水库鄂、巩河水库石景山灰坝0.48*0六郎洞*岩石粗面摩擦绿水河上饶大坳五强溪岗南水库石景山龙口灰坝江西奉新淮 阳葛洲坝陆 浑升钟巩河水库冯家山水库0.5582陆 浑0.6718新疆咯拉咯尔电站江西高湖小井沟石景山灰坝葛洲坝江 口河南白沙水库1.03190安微淮阳抗切380华东盐矿1.23760淮 阳0.45430天生桥二级来风塘口1.0770偏窗子抗切250华东盐矿0.247升钟六郎洞。