20191204岩体物理力学参数整理

(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）（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砂岩 15.7 9.6 0.28 0.21 5.2 石灰石 39.8 36.0 0.18 0.25 14.5 页岩 66.8 49.5 0.17 0.21 25.3 大理石 68.6 50.2 0.06 0.22 26.6 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 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。

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。

常见岩石力学参数岩石力学参数是指描述岩石在外力作用下的力学行为的物理性质，包括弹性模量、剪切模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。

这些参数对于岩石的力学性质和工程应用具有重要意义。

本文将详细介绍这些常见的岩石力学参数。

1. 弹性模量（Young's modulus）：弹性模量是衡量岩石弹性性质的一个重要参数，表示岩石在外力作用下产生弹性变形的能力。

弹性模量越大，岩石的刚度越大，抗弯和抗变形能力越强。

2. 剪切模量（Shear modulus）：剪切模量是衡量岩石抗剪切性质的参数，表示岩石在剪切应力作用下产生剪切变形的能力。

剪切模量越大，岩石的抗剪强度越高，稳定性越好。

3. 泊松比（Poisson's ratio）：泊松比是衡量岩石体积变形性质的参数，表示岩石在受到压缩应力时，横向收缩的程度。

泊松比一般介于0.1到0.4之间，数值越大，岩石的蠕变性越强。

5. 抗拉强度（Tensile strength）：抗拉强度是衡量岩石抗拉性质的参数，表示岩石在受到拉伸应力时的最大承载能力。

抗拉强度一般比抗压强度要小，岩石在受到拉伸时易发生断裂。

6. 抗剪强度（Shear strength）：抗剪强度是衡量岩石抗剪切性质的参数，表示岩石在受到剪切应力时的最大承载能力。

抗剪强度主要与岩石内部的粘聚力和内摩擦角有关。

除了上述常见的岩石力学参数外，还有一些与岩石稳定性有关的参数：7. 断裂韧性（Fracture toughness）：断裂韧性是衡量岩石抗断裂性质的参数，表示岩石在受到裂纹扩展时的抵抗能力，能够反映岩石的破坏扩展能力。

8. 孔隙度（Porosity）：孔隙度是衡量岩石孔隙结构的参数，表示岩石内部的孔隙空间占总体积的比例。

孔隙度能够影响岩石的密实程度和渗透性，对工程建筑的渗流和稳定性有重要影响。

9. 饱和度（Saturation）：饱和度是衡量岩石孔隙中被水、气体或其他流体填充的程度。

岩土的物理力学性质指标
岩上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，测左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7o
表5 抗剪(断)试验成果表
岩性试验方法
峰值屈服值残余值
汕 c( M Pa) /二。

c( M Pa) (:( M Pa)
干枚岩
常
抗剪断0. 620. 25|0. 650. 320. 46 0. 23
与大理抗剪
单点抗剪0. 360. 2()0. 330. 04
规
岩互层0. 580. 120. 310. ()7
常规抗剪断0. 640. 330. 620. 4X0. 5() 0. 39
干枚岩抗剪0. 460. 250. 270. 13
单点抗剪().560. IX0. 340. ()6
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 不冋成因粘上的有关物理力学性质指标（一）
表5 几种丄的渗透系数表
表6 土的平均物理、力学性质指标(一)
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±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2/3o Cu为中间值时，Eo值按内插法确左。

3.对于地基稳左计算，采用内摩擦角e的计算值低于标准值2° o
岩石及软弱夹层的力学性质指标见表8至表25*。

附表2岩土工程物理力学指标表表11-1岩土参数建议值表岩石地基土承载力特征值fak(kPa)60190210220桩侧摩阻力特征值(钻孔灌注桩)qsa(kPa)30303570130135桩端阻力特征值(钻孔灌注桩)qpa(kPa)70013001500桩极限侧阻力标准值(钻孔桩极限端阻力标准值(钻孔岩石与锚土体与锚固体极固体极限地基系数的比例系岩层或土层水平基床系数Ks(MPa/m)18203535150170200岩层或土层垂直基床系数Kc(MPa/m)12183030120135175岩土分层岩名称时代与成因承载力特征值fa(kPa)静止侧压力系数K0.400.400.390.380.380.280.26岩土泊桑0.290.290.280.280.280.220.21岩石质量指标RQD(%)10~1510~20基底摩擦系数f0.280.280.300.300.330.380.45边坡坡度高宽比允许值(1:n)支护1.25110.750.50.5土石可挖性分级Ⅰ～ⅡⅡⅡⅢⅢ～ⅣⅣⅤ限摩阻力标准值摩阻力标数(灌注灌注桩)灌注桩) 准值桩)q sik(kPa)40435075170180qsik(kPa)75016001800qs(kPa)18505055qs(MPa)0.120.300.50m(MPa/m2)18.022.040.0(1-1)(3-4)(4-2)(11)-1(11)-2(11)-3(11)-4说明：岩土分层(1-1)(3-4)(4-2)(11-1)(11-2)(11-3)(11)-4说明：1.本表所称的岩土参数建议值，是根据室内试验或原位测试结果的统计值，按工程类比（工程经验）的方法而提供的岩土参数。

2.表中岩土层热物理指标建议值系根据相关工程经验的室内热物理力学性质试验成果综合提出。

填土粗砂粉质粘土全风化板岩强风化板岩中风化板岩微风化板岩1、本表的岩土参数值，是根据勘察结果，按工程类比（工程经验）的方法经过查阅有关规程、规范、手册或通过计算而提供的可用于设计的岩土参数。

岩土主要物理力学指标参考值（2）溢洪道工程地质条件坝址溢洪道位于左坝肩斜坡顶部，进口段至坡顶地形较平缓，坡顶至出口段为降坡段，斜坡坡度25～28°。

浅表层为全、强风化石英闪长岩，工程地质条件与大坝左坝肩基本一致，但全、强风化石英闪长岩风化严重，抗冲刷能力较弱。

（3）放水、冲沙洞工程地质条件①隧洞地质条件洞区地形、地质条件较简单，主要物理地质作用为自然风化、剥蚀，无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用，未见断裂构造通过，整体稳定。

隧洞进口段为第四系冲洪积砾砂土覆盖层，结构松散，强度低，对洞口边坡需进行加固护坡。

隧洞洞身前段主要由弱风化石英闪长岩组成，岩体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级，自稳能力较差，成洞后稳定性差，隧洞开挖容易产生局部塌方、掉块等挤压形式变形破坏；隧洞中段主要由微风化石英闪长岩组成，岩体较完整，自稳能力较好，开挖后可基本稳定，局部可能会出现岩块位移错动掉块；隧洞出口段主要由弱风化石英闪长岩组成，岩体较破碎，自稳能力较差，隧洞开挖容易产生局部塌方、掉块等挤形式压变形破坏。

隧洞出口段该段地层为第四系冲洪积漂石土覆盖层，结构松散，强度低，开挖易产生塌方。

②隧洞岩土物理力学特性隧洞岩土物理力学特性主要物理力学指标参考前表。

工程岩体分级标准（上）2010-04-15 | 作者：| 来源：中国地质环境信息网| 【大中小】【打印】【关闭】1 总则1.0.1 为建立统一的评价工程岩体稳定性的分级方法；为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据，制定本标准。

1.0.2 本标准适用于各类型岩石工程的岩体分级。

1.0.3 工程岩体分级，应采用定性与定量相结合的方法，并分两步进行，先确定岩体基本质量，再结合具体工程的特点确定岩体级别。

1.0.4 工程岩体分级所必需的地质调查和岩石试验，除应符合本标准外，尚应符合有关现行国家标准的规定。

2 术语、符号2.l 术语2.1.1 岩石工程rock engineering以岩体为工程建筑物地甚或环境，并对岩体进行开挖或加固的工程，包括地下工程和地面工程。