岩土力学重要参数取值大全

常用岩土材料力学重要参数

(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下：

)

21(3ν-=E K )1(2ν+=

E G （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 k

K n t ∝∆ （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 n m k C +=νν（7.4）

其中

3

/4G K 1m +=ν f '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 9

102⨯）减少，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 f 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隙压力。如果K f 远比k 大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中，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：

n

K K K f u +

=（7.5） 不排水的泊松比为： ）

G 3K (22G 3K u u u +-=ν （7.6） 这些值应该和排水常量k 和ν作比较，来估计压缩的效果。重要的是，在FLAC 3D 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FLAC 3D 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：

s 13N f φσσ=-+（7.7）

其中)sin 1/()sin 1(N φφφ-+=

1σ——最大主应力 (压缩应力为负);

3σ——最小主应力

φ——摩擦角

c ——粘聚力

当0f s <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。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3σ等于单轴抗拉强度的点时，t

σ，这个次主应力不会达到拉伸强度—例如； t 3t f σσ-= （7.8）

当0f t >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获得。注意，抗拉强度不能超过σ3, 这是和摩尔-库仑关系的顶点的限制是一致的。最大的值由下式给出

φ

σtan c t max =（7.9） 表7.4列出了一系列具有代表性的典型的岩石标本的粘聚力、摩擦角和抗拉强度值。土体的具有代表性的典型粘聚力和摩擦角的具有代表性的典型值见表7.5。土体强度用无侧限抗压强度u q 表示，u q 与粘聚力C 和摩擦角φ的关系由下式确定

/2)2ctan(45q u φ+= （7.10）

岩石的强度特性值（实验室测定） 表7.4

土体的强度特性值（排水实验测定）表7.5

岩土力学参数大全（精华）贴

我想搞一个这样的贴子

将数值计算中一些较难取值的岩土力学参数汇编一下

因为简单的那些比如粘聚力C,内摩擦角FRI,容重等r比较简单的一般手册上都有

所以主要编一些较难查找的（如弹性模量，波松比，剪胀角等）

大家可以根据自己的使用经验或在某些资料上的查找资料写出来格式不要求，表格最好，大家只需注明出处就行（是某本书，或着自己的使用经验）

参数：甘肃古城地区黄土非线性参数（也可以给某一个参数，如剪胀角等）

取值：参数见附图

来源：“黄土地区工程地质－－－－－乔平定等北京：中国水利出版社”

剪胀角的定义来源于平面应变

其定义为sin(psi) = - d(Epsilon_v)/d(Gama_max)

这里psi为剪胀角，d代表增量，Epsilon_v是体积应变，Gama_max是最大工程剪切应变

这一定义也可同样用于三轴应力情况

对于小应变，其可定义为sin(psi) = - [d(Epsilon_1) + k d(Epsilon_3)]/[d(Epsilon_1) - k d(Epsilon_3)]

对于平面应变，k=1；而对于三轴应力情况，k=2

对于这两种情况，也可用下式来表达

sin(psi) = - [d(Epsilon_v)/d(Epsilon_1)]/[2 - d(Epsilon_v)/d(Epsilon_1)]

一般而言

剪胀角并非常数，而是一个变量

与围压及孔隙比（或密实度）有关，是会随应力应变曲线而变化

一般土体、岩石、混凝土的剪胀角都要比摩擦角小的多

Vemmer和de Borst (1984)报道过以下典型剪胀角的值

密砂15 松砂<10 正常固结粘土0 石灰石12~20 混凝土12

一般土体、岩石、混凝土的剪胀角近似在0 到20 度范围里变化只有在平面应变情况下，此剪胀角有物理意义

而在三轴应力情况，剪胀角并无物理意义

在数值计算中多用剪胀率(dilatancy rate d_g)来表示体积变化情况

d_g = d(Epsilon_vp)/d(Epsilon_sp)

这里d(Epsilon_vp)是塑性体积应变增量，d(Epsilon_sp)是塑性剪应变增量

剪胀角和剪胀率只与塑性变形有关

但一般对于大应变问题，常用总变形来替代塑性变形

若对小应变来说，这么做会引起较大误差

黄土淤积层的参数