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
(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。
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)(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 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。
岩土的物理力学性质参数
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)。
岩石物理力学性质
矿物名称 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石
野外简易鉴定方法 用软铅笔划时留下条痕,用指甲容易刻划 用指甲可刻划 用黄铜板刻划可留下条痕,用小刀很容易刻划 小刀可刻划 用削铅笔刀刻划时可留下明显划痕,不能刻划玻璃 小刀可勉强留下看得见的划痕,能刻划玻璃 用小刀不能刻划 能刻划玻璃,难于刻划石英 能刻划石英 能刻划石英
2019/10/18
2019/10/18
浅成岩
多为岩床、岩墙、岩脉等小侵入体。 岩石多呈现斑状结构。
煌斑岩为一种浅成 岩,通常颜色较深, 含有由暗色矿物组 成的斑晶,在肉眼 观察时,其标本闪 闪发光,因此而得
名。
2019/10/18
喷出岩
喷出岩是一种火成岩,也被称为火山岩,是由 火山喷出的岩浆在地表迅速冷却后形成的岩石, 由于冷却速度很快,一般喷出岩的结构会形成 细粒、隐晶,或形成玻璃质,经常包含有碎屑 和斑晶。
变质岩——在已有岩石的基础上,经过变质混合 作用后形成的岩石。变质岩的性质与变质作用பைடு நூலகம் 特点及原岩的性质有关。其岩石力学性质差别很 大。
2019/10/18
岩浆岩(火成岩)
是由熔融的岩浆冷凝结晶形成的,而岩浆又是地下的岩石 在高温(625~1200℃)下溶化形成的。
科学家估计,地心的温度可能有5000℃。大多数热通过 对流和传导的方式从地心传到固体的地球外壳。热也能够 在岩石圈子下部通过磨擦而产生,俯冲的地壳板块也能产 生足够的热和压力熔化岩石,这个事实解释了一些沿大陆 板块边缘分布的火山。
母、角闪 角闪石、
石
辉石
角闪石、辉 辉石、角 石、黑云母 闪石、橄
榄石
橄榄石、 辉石
花岗岩 正长岩
常用的岩石物理力学参数
容重
吸水率
干抗 压
湿抗压
E
抗剪强度 抗剪强度
g/cm3 % Mpa Mpa Gpa tgψ C(Kpa)
工程名称
备注
第9页
容重
g/cm3
2.01 2.15 2.59 2.46
2.19
吸水率 %
6.65 1.91 3.3 5.1
软岩物理力学参数汇总表
干抗 压
湿抗压
E
抗剪强度 抗剪强度
工程名称
Mpa Mpa Gpa tgψ C(Kpa)
55
41 32.8 54.6
26.5 26.4 26 25.7 25.6
28.4 10.2 4.6
弱风化
2.57
14.6 5.3
冯家山 水库
页 岩 强风化 2.40 4.15
5.2
0.55
82
陆浑
砂 岩 微风化 2.21 6.14 14.5 5.1
0.67
18
新疆咯拉 咯尔电站
砂岩
变质, 强风化
2.26 5.68
18
粘土岩
2.51 1.94
5 15.9 5
江西高湖 小井沟
备注 *岩石粗面摩擦
第7页
页岩
云母片岩 白云岩 粉细砂岩
砂质
弱风化 灰质 新鲜
2.63 1.35 37.2 22.7
2.69 1.2 45.3 22.0 2.69 0.25 64.6 21.9
2.17
39.2 21.7 6.7
0.40
安山岩
粉砂岩 水云母 页岩 粉砂岩
灰岩
砂岩 粘土岩
凝灰质 灰黑色
泥质
泥钙质 砂质
常用的岩土和岩石物理力学参数
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。
常用的岩石物理力学参数
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。
岩土地物理力学性质全参数
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
岩石名称
容重γ(g/cm3)
岩石名称
容重γ(g/cm3)
变化范围平均值变化范围平均值
花岗岩 2.25~2.80 2.65 泥质砂岩— 2.28 响岩——粘土质砂岩— 2.52 正长岩 2.50~3.00 2.79 页岩 2.3~2.6 2.50 流纹岩——砂质页岩 2.08~2.65 2.36 流纹斑岩 2.49~2.63 2.60 粘土质页岩 2.51~2.72 2.65
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)。
常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下:)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。
岩石物理力学指标参数表
1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 4/89 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/21 1/20 2/41 1/20 1/20
1/20
几点说明:
1)岩石的种类繁多,工程性质极为复杂,差别很多,表中所列岩石只是河南段所遇岩石的一部分。
2)岩石的分类可分为地质分类和工程分类。
地质分类用地质名称加风化程度表达,包括定塔位时描述地质成因矿物成分,结构、构造,风化程序等。
工程分类主要是对岩体性状进行研究评价,包括岩块的“坚硬程度”岩体的“完整程度”和“岩体质量等级”。
地质分类是基础,工程分类的目的是较好的概括评价某工程性质。
考虑到山区丘陵区岩石裸露区或第四系较薄地段多采用嵌固式基础,基础埋深一般在3~6m,施工方法多采用掏挖法,塔基受力荷载不大,岩石地基的强度和变形均能满足设计要求,在制表中只列出了岩石的坚硬程度和岩体完整程度,未考虑岩体基本质量等级。
3)岩石坚硬程度,岩体完整程度,风化程度,岩石抗剪强度,承载特征值宜综合考虑防止自相矛盾,参数表中的数值仅供参考。
4)山区丘陵一般地下水埋藏较深,可不考虑地下水对施工和岩体的影响。
5)在深度8~15m范围很难见到未风化新鲜的岩石,微风化的岩石也不多见,故表中未列岩石示风化微风化岩石物理力学参数,如有请参考参数表适当提高。
6)对全风化,强风化,当与残积土难以区分时按土考虑。
7)岩石坚硬程度的定性分类可参阅“国标”附录A.0.1 P135
岩体完整程度的定性分类可参阅“国标”附录A.0.2 P135
,风镐加爆破锤
,风镐加放炮
,爆破锤加放炮。
岩石的物理性质
Vs d
5
工程意义:
是岩石物理性质的 一个重要指标。
对岩块和岩体的水 理、热学性质及力学 性质影响很大。
空隙率愈大→岩石
中的孔隙和裂隙愈多
→岩石的力学性质越
差(岩石的强度愈小、
塑性变形越大),渗
透性愈大,抗风化能
力愈差等。
6
三、吸水性
定义:岩石在一定的试验条件下吸收水
分的能力,称为岩石的吸水性。
KR
cw c
• 岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物,且含大开空
隙较多时,岩石的软化性较强,软化系数较小。
• 软化系数KR>0.75时,岩石的软化性弱,同时也说明 岩石的抗冻性和抗风化能力强。而KR<0.75的岩石则 是软化性较强和工程地质性质较差的岩石
10
•工程意义:
岩石的软化系数愈小, 说明岩石吸水饱和后其抗压 强度降低的越多,岩石软化性 愈强。如粘土岩和泥质胶结 的 岩 石 , 其 KR 一 般 为 0 . 4 ~ 0.6。对水下建筑影响大。
另外,软化系数是评价 岩石力学性质的一个重要物 理性质指标。
11
五、抗冻性
• 岩石抵抗冻融破坏的能力,称为抗冻性。
• 抗冻系数(Rd)是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强
度(σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比,用百分数表
示,即
Rd
c2 c1
100%
• 质量损失率(Km)是指冻融试验前后干质量之差(ms1- ms2)与试验前干质量(ms1)之比,以百分数表示,即
的渗透流速,cm/s或m/d
U KJ
渗透流速
水力梯度
•渗透系数大小主要取决于岩石空隙的数量、大小、方向及其
连通性等,水只能通过连同的空隙渗透。因此,裂隙岩体的渗 透系数(透水性)远大于岩块的渗透系数,
岩石物理力学性质指标经验数据
岩石物理力学性质指标经验数据在岩石物理学中,岩石的物理力学性质指标是评估岩石力学行为的重要参数,包括岩石的强度、变形性质、破裂特性等。
这些指标的经验数据非常重要,能够为岩石物理学的研究和实际工程应用提供有效的参考。
下面将介绍一些常见的岩石物理力学性质指标的经验数据。
岩石的抗压强度是指在垂直于施加力的方向上,岩石能够抵抗的最大压缩应力。
不同类型的岩石具有不同的抗压强度。
常见的岩石抗压强度经验数据如下:-砂岩:5-25MPa-灰岩:25-100MPa-花岗岩:100-250MPa-片麻岩:50-150MPa-麻岩:50-200MPa2. 抗张强度(Tensile strength):岩石在拉伸条件下能够承受的最大应力称为抗张强度。
由于岩石的抗拉强度较低,因此常常使用岩石抗压强度的一半作为岩石的抗拉强度估计值。
常见的岩石抗张强度经验数据如下:-砂岩:1-5MPa-灰岩:5-20MPa-花岗岩:20-100MPa-片麻岩:10-50MPa-麻岩:10-50MPa3. 剪切强度(Shear strength):岩石的剪切强度是指岩石在剪切应力作用下能够抵抗剪切破坏的最大强度。
常见的岩石剪切强度经验数据如下:-砂岩:3-15MPa-灰岩:15-30MPa-花岗岩:30-100MPa-片麻岩:15-50MPa-麻岩:20-60MPa4. 弹性模量(Young modulus):弹性模量是岩石在弹性变形范围内的刚度指标,表示岩石在受力时变形程度的大小。
常见的岩石弹性模量经验数据如下:-砂岩:1-30GPa-灰岩:10-100GPa-花岗岩:50-200GPa-片麻岩:10-50GPa-麻岩:5-50GPa5. 泊松比(Poisson's ratio):泊松比表示材料体积收缩时的径向收缩与轴向延伸之比,常用来表征岩石的变形特性。
-砂岩:0.1-0.4-灰岩:0.1-0.35-花岗岩:0.2-0.35-片麻岩:0.1-0.4-麻岩:0.2-0.4需要注意的是,以上数据仅为经验值,实际岩石的物理力学性质受多种因素的影响,包括岩石类型、成分、结构、孔隙度等。
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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)