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3、g13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量 e1,e2,e3,m2, w3, 3,g12,g13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)“xgxy(gpa)砂岩43.040.00.280.1717.0砂岩15.79.60.280.215.2石灰心39.836.00.180.2514.5页岩66.849.50.170.2125.3大理石68
4、.650.20.060.2226.6花岗岩10.75.20.200.411.2流体弹性特性一一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心，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 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），则尽量要用比较低的 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 dtf与孔隙度n,渗透系数k以及kf有如下关系：- natf ocr（7.3）kfk对于可变形流体（多数课本中都是将流体设
5、定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数c徒决定改变kf的结果。(7.4 )其中1m：,-二k 4g/3k = k f其中，k'流一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）f流一水的单位重量9考虑到固结时间常量与 cy成比例，我么可以将kf的值从其实际值（2父10 pa）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kf远比k大，则压缩过程就慢，但是一般有可能kf对其影响很小。例如在土
6、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：k,ku=k+l（7.5）不排水的泊松比为:(7.6 )3ku -2g2(3ku g)这些值应该和排水常量 k和v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flac3d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：fs =ui -ct3n + 2cqm(7.7)其中 n g =(1 +sin)/(1 sin®)5 最大主应力（压
7、缩应力为负）；、二3 最小主应力小摩擦角c粘聚力当fs 。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 仃3等于单轴抗拉强度的点时，仃t ,这个次主应力不会达到拉伸强度一例如;ft =仃3 仃（7.8 ）当ft a 0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（73,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tmaxctan ''(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
8、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qu表示，qu与粘聚力c和摩擦角巾的关系由下式确定qu =2ctan（45+02）（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14.434.8-廿42.070.6-右灰心42.06.721.58山脉花卤岩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）摩擦角的残留值（度）沙砾-3432无细沙的沙性砂砾
10、030.06（老）0.010.033（新）1525 （老）17.828.4（新）含水率1025粘性土1.82.0523551630725412 （压缩模量）0.71.0一般假定00.0050.06826含水率2040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0.030.37（粘土 岩）20.759（干粘土岩）0.010.040.09（粘土岩）231530 （粘±）页岩2.32.620.410.00.53.20.240.741620101002103201530泥板岩2.32.80.10.50.10.30.390.5
13、裂隙较 发育岩体）52（裂隙较 发育岩体）石英岩2.42.80.18.70.11.50.94-0.9665-7015035015-3010-5050-60花却&2.32.810.54.00.14.010.720.9730-3711002507-251145045-60闪长岩2.522.960.25.00.35.00.60.81.58.5 （具裂隙岩体）10025010-2510-5053-55辉长岩2.552.980.34.00.54.018030015-3610-5050-55流纹岩2.53.318030015-3010-5045-60安山岩2.32.71.14.50.34.50.8
14、1-0.918.312.0（具 裂隙岩体）10025010-2010-4045-50玄武岩2.53.10.57.20.32.80.30.958318030015-3610-5050-55注：未注明为岩体的数据，均为岩石试验数据。1 唐大雄 刘佑荣 张文殊 王清 工程岩土学（第二版）地质出版社1998 北京2 重庆建筑工程学院 同济大学 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泊松比范围为00.5,不会大于0.5。砂岩泊松比0.22左右，煤岩0.3左右。一般岩
15、石弹性模 量量级为10,单位pa。煤岩弹性模量量级为 9, pa。在岩石的弹性工作范围内，科一般为常数，但超越弹性范围以后，科随应力的增大而增大，直至ij科=0.5为止。岩石种类e（10的4次方mpa）闪长岩10.102111.75650.26-0.37细粒花卤岩8.1201 -8.20650.24 1-0.29斜长化冈石6.1087 -7.39840.190.22斑状花卤岩5.4938 -5.75370.130.23花岗闪长岩5.5605 -5.83020.20-0.23石英砂岩5.3105 -5.86850.120.14片麻化冈七i5.0800 5.41640.160.18正长岩4.838
16、7 5.31040.180.26jl jju 片有4.3298 7.01290.12 1-0.25幺武石4.1366 -9.62060.23-0.32安山岩3.8482 -7.69650.21 1-0.32绢云母页岩3.3677-花岗岩2.9823 6.10870.170.36细砂岩2.7900 -4.76220.150.25中砂岩2.5782 -4.03080.10-0.22中灰岩2.4056 -3.82960.180.35日英石1.7946 -693740.12 1-0.27板状页岩1.7319 2.1163-粗砂岩1.66424.03060.10-0.45片麻后1.40435.51250.20-0.34页岩1.25034.11790.09-0.35大理岩0.9627.48270.0
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