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1、(E, ) 与(K, G)的转换关系如下： 7.2当值接近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/m3)E(GPa)K(GPa)G(GPa)砂岩19.30.3826.87.0粉质砂岩26.30.2215.610.8石灰石209028.50.2922.611.1页岩2210-257011.10.298.84.3大理石270055.80.2537.222.3花
2、岗岩73.80.2243.930.2 土的弹性特性值实验室值Das,1980 表7.2干密度(kg/m3)弹性模量E(MPa)泊松比松散均质砂土147010-260.2-0.4密质均质砂土184034-69松散含角砾淤泥质砂土1630密实含角砾淤泥质砂土19400.2-0.4硬质粘土17306-140.2-0.5软质粘土1170-14902-3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：E1, E3, 12,13和G13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E1,E2,E3, 12,13,23,G12,G13
3、和G23。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7.3Ex(GPa)Ey(GPa)yxzxGxy(GPa)砂岩43.040.00.280.1717.0砂岩15.79.60.280.215.2石灰石39.836.00.180.2514.5页岩66.849.50.170.2125.3大理石68.650.20.060.2226.6花岗岩10.75.20.200.411.2流体弹性特性用于地下
4、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Kf，如果土粒是可压缩的，那么要用到比奥模量M。纯洁水在室温情况下的Kf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，那么尽量要用比拟低的Kf，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FLAC3D中用到的流动时间步长,D tf与孔隙度n，渗透系数k以及Kf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定为不可压缩的我们可以通过获得的固结系数来决定改变Kf的结果。 7.4其中其中，FLAC3D使用的渗透系数 渗透系数，单位和速度单位
5、一样如米/秒 水的单位重量考虑到固结时间常量与成比例，我么可以将Kf的值从其实际值减少，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Kf是一个通过比拟机械模型得到的值，那么由于机械变形将会产生孔隙压力。如果Kf远比大，那么压缩过程就慢，但是一般有可能Kf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： 7.5不排水的泊松比为： 7.6这些值应该和排水常量和作比拟，来估计压缩的效果。重要的是，在FLAC3D中，排水特性是用在机械连接的流变
6、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FLAC3D中，描述材料破坏的根本准那么是摩尔-库仑准那么，这一准那么把剪切破坏面看作直线破坏面： 7.7其中 最大主应力 (压缩应力为负);最小主应力摩擦角c粘聚力当时进入剪切屈服。这里的两个强度常数和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-库仑准那么就将失去其物理意义。简单情况下，当外表的在拉应力区域开展到等于单轴抗拉强度的点时， ，这个次主应力不会到达拉伸强度例如； 7.8当时进入拉伸屈服。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3, 这是和摩尔-库仑关系的顶点的
7、限制是一致的。最大的值由下式给出 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表示，与粘聚力C和摩擦角的关系由下式确定 7.10 岩石的强度特性值实验室测定 表7.4 摩擦角度粘聚力MPa抗拉强度MPa沙岩27.827.21.17粉质岩32.134.7-泥质页岩14.434.8-硅岩42.070.6-石灰石42.06.721.58山脉花岗岩51.055.1-测试场地玄武岩31.066.213.1 土体的强度特性值排水实验测定 表7.5粘聚力kpa摩擦角的最大值度摩擦
8、角的残留值度沙砾-3432无细沙的沙性砂砾-3532粘性良好的沙性砂砾1.03532较细的砂砾和沙的混合体3.02822细沙粒-3230粗沙粒-3430级配良好的沙粒-3332低塑性泥沙2.02825中-高塑性泥沙3.02522低塑性粘土6.02420中塑性粘土8.02010高塑性粘土10.0176有机淤泥或粘土7.02015岩石物理力学性质一览表岩石物理力学性质一览表性质 岩性岩石密度(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 2.652.7土粒密度 2040 0.40.6 一般假定0 一般假定0 3642 黄土类土 干1.
9、31.5 2333 1520 813 新黄土具有湿陷性 0.81.1 一般假定0 0.030.06老0.010.033(新) 1525老17.828.4(新) 含水率%1025粘性土 1.82.05 2355 1630 725 412压缩模量 0.71.0 一般假定0 0.0050.06 826 含水率%2040 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 0.030.37粘土岩 20.759干粘土岩 0.010.040.09粘土岩 231530粘土岩 页岩 2.32.62 0.410.0 0.53.2 0.240.74
10、1620 10100 210 320 1530 泥板岩 2.32.8 0.10.5 0.10.3 0.390.52 123199(干板岩) 粉砂岩 1032 0.071.7 2959 石英砂岩 2.62.71 5458 68102.5 1.93.0 13寒武54震旦 7582.5似内摩擦角摩擦系数0.54寒武0.49震旦砂岩 2.22.71 1.628.0 0.29.0 0.650.97 1741 20200 425 840 3550 砾岩 2.402.66 0.810.0 0.32.4 0.500.96 6.716.2新鲜岩体 10150 215 850 3550 泥灰岩 2.32.7 1.010.0 0.
