岩石物理力学性质一览表
常用的岩土和岩石物理力学参数
(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。
第2章岩石力学性质与分级
类别 钎刃磨钝宽度（mm）
磨蚀性
表2-6 岩石磨蚀性分级
1 ＜0.2
弱
2 0.3~0.6
中
3 ＞0.7
强
2.3.2 按点载荷强度进行可钻性分级
点载荷试验是国际岩石力学学会（ISRM）试验委员会推荐的一种便 携式测量方法。点载荷试验是将试样置于试验机的两个压头之间，逐渐 加载，使试样破坏，再用下式求得点载荷强度：
2
3
式中:V—岩石爆破漏斗体积，m3 ； K1—大块率（＞30 cm），% ； K2—平均合格率，%； K3—小块率（＜5 cm），% ； (ρ C)—岩体波阻抗，KPa ； e—自然对数之底。
表2-4 岩石爆破性分级表
级别 爆破性指数 N 爆破性程度
代表性岩石
Ⅰ Ⅰ1 Ⅰ2
<29 29.001~38
表2-2 几种岩石动、静载强度试验结果
2.2 岩石凿岩爆破性的判据和分级
岩石分级是按照岩石作业工艺，从量上分别对岩石进行分级，为设计、 生产、管理和研究部门提供科学依据。
2.2.1 普式岩石坚固性分级
早在1926年前，普氏提出了用岩石试块七项指标的平均值来表征岩石 的坚固性。发展到现在还有一个指标——岩石试块的静载极限抗压强度有意 义,但单位由原来的公斤米制变为牛米制，所以现在的普氏岩石坚固性分级 实质已经不是原来普氏的分级，而是岩石单轴抗压强度（牛米制单位）的换 算值，即普氏系数 f。根据 f值将岩石分为10级， f值大，则难钻岩、难爆 破、岩石稳定，反之， f值小，则易钻岩、易爆破、岩石不稳定。
图2-1 岩石凿测器 1-钎头；2-承击台；3-插销；4-导向杆；5-落锤；
6-△形环；7-操作绳；8-导杆顶；9-转动把手
（1）凿碎比功 凿碎比功是指凿碎单位体积岩石所消耗的功，其值按下式计算：
第2章 岩石的基本物理力学性质汇总
VV W
V
（g/c。
（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后（100--105℃烘干 24h）的单位体积质量。 d m0 / V （g/cm3）
重力密度（分天然、饱和及干燥三种）
g （KN/m3）
2、相对密度：岩石固体质量（m0）与同体积水 在4℃时的质量比值。
含水率是岩石空隙中水的质量与固体质量的比值。 W = mW/m0（%）
岩石吸入水率是试件在大气压力和室温条件下吸入水的质 量与固体质量的比值，以百分数表示。
wa (m1 m0 ) / mo （%）
岩石饱和吸入水率是试件在强制状态下吸入水的质量与固 体质量的比值，以百分数表示。
wsat (m2 m0 ) / mo （%）
试验时将烘干的试块（约500g，分成10份）放入带有筛 孔的圆筒内，圆筒在水槽中以20r／m 速度连续转10分钟， 然后将留在圆筒内的石块取出烘干称重，如此反复进行两次。 按下式计算耐崩解性指数：
Id 2 mr / ms (%)
ms -- 试验前的试件烘干质量； mr -- 残留在筒内的试件烘干质量。
计算公式： I P / D2
式中：P — 试件破坏时的极限压力； D — 加载点试件的厚度。
统计公式： Rt 0.96 I
要求:（由于离散性大），每组15个，取均值，即
s m0 /(VC W )
VC — 固体体积；
ρw —水的密度。
3、孔隙率和孔隙比 1）孔隙率 n VV / V VV— 孔隙体积。 2）孔隙比 e VV / VC e-n关系
VV
e VV VV / V
V
VC
VC / V
V VV
V
n 1 d / G W
n 1 n
岩石物理力学性质指标经验数据
1.0-11.2
0.4-1.2 0.0005-0.0025
0.78-5.3 6.0
0.8-2.2 2.6-5.4 2.6-5.4 0.0005-0.0025 2.0-3.5 1.3-2.1 1.3-2.1 0.4-2.1 1.3-2.1
动弹性模量Ed (104MPa)
2.5 5.6-11.8 2.0-3.9 3.3-3.9
1.1-2.7 3.3-4.4 4.4-7.0
1.9-2.9 0.2-0.3 1.4-5.1 2.3-3.7 1.5-4.1 1.8-5.5 4.6-8.9 0.4-0.6
22.6-25.5 60-120
4.2-8.4
17.7-19.6 19.6-26.5 22.6-23.1
0.25-0.10 0.10-0.02
0.16 0.2-0.16 0.16-0.02 0.16-0.1 0.10-0.02 0.16-0.02
波速V0 (m/s)
600-3000 3000-6800
6800
600-3000 3000-6800
3000-6000 6000-6800
5200 3900-7500 3800-7500 5200-5800 5800-6800 3000-6800
70°-80°30'
45°-65° 45°-76° 9°-85° 65°-76° 65°-70°
27°-60° 60°-73° 70°-85°
85°
65°-83° 87°
17.4-19.3 6.5-9.8 11.8-17.6
8.4 19.3-34.5 6.9-13.7 10.0-11.8 3.9-9.8 10.0-13.2 13.2-20.9 6.8-10.2 0.5-1.0 4.7-17.8 7.9-12.7 5.0-13.9 6.2-19.6 16.2-31.4 1.4-2.1
岩土的物理力学性质参数
岩土的物力学性质指标
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）。
各土层物理力学性质指标平均值及承载力特征值确定一览表1
7.23
36.0
14.9
2.133
61
10.6
185
155
172
180
170
⑤
粉质粘土
27.0
19.5
0.743
14.8
0.37
0.19
9.38
49.5
16.1
2.948
98
12.4
260
225
217
235
220
⑥-1
全风化安山岩
属极软岩类，极低强度岩石地基
13.099
290
37.9
400
⑥2
0.36
0.24
7.69
42.8
12.8
1.598
62
8.6
204
180
185
170
180
③-2
粘土
24.719Βιβλιοθήκη 70.70017.5
0.16
0.16
10.80
66.4
138
17.6
6.5
3.358
139
18.2
361
528
278
290
300
280
④
含砂粉质粘土
28.7
19.1
0.800
12.2
0.64
强风化安山岩
属软岩类，低强度岩石地基
13.062
241
16.6
600
⑥3
中风化安山岩
属较软岩类，中等强度岩石地基
28.2
1800
说明：1、公式计算法设定条件：基础宽度B=3.0m,基础埋深d=0.5m。
2、表内标贯击数为经杆长修正值，本报告中未注明处为实测击数。
常用土层和岩石物理力学性质
(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。
整理[物理]岩石、碎石土分类及其力学性质指标
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(一) 岩土工程地质分类按照GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》,作为建筑地基的岩土, 可分为岩石、碎石、砂土、粉土、黏性土和人工填土等。
1.岩石的分类岩石应为颗粒间牢固联结, 呈整体或具有节理裂隙的岩体。
岩石的分类有地质分类和工程分类。
地质分类主要根据岩石的成因, 矿物成分、结构构造和风化程度, 可用地质名称加风化程度表达, 如强风化花岗岩、微风化砂岩等。
岩石按成因的类型, 可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩) 和变质岩三大类。
工程分类主要根据岩体的工程性状加以分类。
地质分类是一种基本分类, 工程分类是在岩石分类的基础上进行的。
(1)根据岩石的成因, 岩石可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩 (水成岩) 和变质岩三大类。
岩浆在向地表上升过程中, 由于热量散失逐渐经过分异等作用冷凝而成岩浆岩。
岩浆岩的分类见表Ⅰ-1。
表Ⅰ -1 岩浆岩的分类沉积岩是由岩石、矿物在内外力的作用下破碎成碎屑物质后,再经水流、风吹和冰川等的搬运、堆积在大陆低洼地带或海洋,再经胶结、压密等成岩作用而成的岩石。
沉积岩的分类见表Ⅰ-2。
表Ⅰ -2 沉积岩的分类变质岩是岩浆岩或沉积岩在高温、高压或其他因素作用下,经变质所形成的岩石。
变质岩的分类见表Ⅰ-3。
表Ⅰ -3 变质岩的分类(2)根据岩石的坚硬程度,岩石的分类见表Ⅰ-4。
表Ⅰ-4 岩石坚硬程度的划分(3)根据岩体完整程度的分类见表Ⅰ-5。
表Ⅰ -5 岩体完整程度划分注完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方。
(4)根据岩体基本质量等级的分类见表Ⅰ-6。
表Ⅰ-6 岩体基本质量等级分类(5)根据风化程度,岩石的分类见表Ⅰ-7和表Ⅰ-8。
表Ⅰ -7 岩体风化带表Ⅰ-8 岩石按风化程度分类注 1.波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比。
2.风化系数Kf为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。
3.花岗岩类岩石,可采用标准贯入试验划分,N≥50为强风化;50>N≥30为全风化; N<30为残积土。
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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（裂隙较发育岩体）
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
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
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
53~55
辉长岩
2.55~2.98
0.3~4.0
0.5~4.0
180~300
15~36
10~50
50~55
岩体力学中国建筑工业出版社1981.10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
20~200
4~25
8~40
35~50
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
35~50
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
40~60
0.3~1.4
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
45~50
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
注：未注明为岩体的数据，均为岩石试验数据。
123~199(干板岩)
粉砂岩
10~32
0.07~1.7
29~59
石英砂岩
2.6~2.71
54~58
68~102.5
1.9~3.0
13（寒武）
54（震旦）
75~82.5（似内摩擦角）摩擦系数0.54（寒武）0.49（震旦）
砂岩
2.2~2.71
1.6~28.0
0.2~9.0
0.65~0.97
17~41
2.8~4.2
0.32（新鲜岩体）
37（新鲜岩体）
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
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
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
26~65
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
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
0.01~0.033(新)
15~25（老）
17.8~28.4(新)
含水率%
10~25
粘性土
1.8~2.05
23~55
16~30
7~25
4~12（压缩模量）
0.7~1.0
0.005~0.06
8~26
含水率%
20~40
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
0.03~0.37（粘土岩）
20.7~59（干粘土岩）
0.01
0.04~0.09(粘土岩）
23
15~30(粘土岩）
页岩
2.3~2.62
0.4~10.0
0.5~3.2
0.24~0.74
16~20
10~100
2~10
3~20
15~30
泥板岩
2.3~2.8
0.1~0.5
0.1~0.3
0.39~0.52
岩土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
2.65~2.7
土粒密度
20~40
0.4~0.6
一般假定0
一般假定0
36~42
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
0.03~0.06（老）