(水利水電)部分常用巖土物理力學參數(shù)經(jīng)驗數(shù)值

常用巖土物理力學參數(shù)經(jīng)驗數(shù)值本節(jié)介紹水利水電工程中常見的巖土物理力學參數(shù),包括巖石和土壤的基本物理性質(zhì)、強度特性、變形特性等,并給出經(jīng)驗數(shù)值范圍,以供工程應用參考。這些參數(shù)對于巖土體工程設(shè)計和分析至關(guān)重要。BabyBDRR巖石密度巖石密度是指巖石單位體積的質(zhì)量,通常以噸/立方米(t/m3)表示。巖石密度主要受礦物成分、孔隙度等因素影響,不同類型巖石的密度有較大差異。一般而言,致密結(jié)構(gòu)的火成巖和變質(zhì)巖密度較高,而泥巖、砂巖等沉積巖密度較低。巖石類型密度范圍(t/m3)花崗巖2.6-2.7玄武巖2.8-3.1石灰?guī)r2.5-2.8砂巖2.0-2.6頁巖2.2-2.8巖石孔隙度巖石孔隙度是指巖石中存在空隙的體積百分比。它是衡量巖石致密程度的重要參數(shù),也是巖石主要物理性質(zhì)的決定因素之一。巖石孔隙度通常用百分比表示,反映了巖石中空隙的大小和分布。巖石含水率巖石含水率指巖石內(nèi)部含有的水分占其總體積的百分比。它是衡量巖石水分含量的重要指標,對巖石的物理、力學性能有著重要影響。低含水率的致密巖石一般強度較高,而高含水率的泥質(zhì)巖石則相對較弱。巖石吸水率巖石吸水率指巖石在飽和狀態(tài)下所吸收的水分占其自身體積的百分比。這一參數(shù)反映了巖石的孔隙結(jié)構(gòu)和表面張力特性,是評判巖石抗風化能力的重要指標。一般來說,孔隙較大的巖石吸水率較高,而密實的巖石吸水率較低。巖石抗壓強度巖石抗壓強度指巖石在受到壓力作用時的極限承載能力,反映了巖石的抗壓破壞能力。這是衡量巖石工程性能的重要指標之一,對巖土工程設(shè)計和施工有重要影響。一般而言,致密結(jié)構(gòu)的巖石抗壓強度較高,而孔隙較大的巖石強度較低。巖石抗拉強度巖石抗拉強度指巖石在受到拉伸應力作用時的極限承載能力,反映了巖石的抗拉破壞能力。這是評價巖石工程性能的重要指標之一,對需要承受拉應力的工程建設(shè)非常關(guān)鍵。致密結(jié)構(gòu)的巖石通常具有較高的抗拉強度,而孔隙較大的巖石則相對較低。巖石抗剪強度巖石抗剪強度指巖石在受到剪切應力作用時的極限承載能力,反映了巖石的抗剪破壞能力。這是考察巖石工程性能的重要指標之一，對巖土工程的穩(wěn)定性分析和支護設(shè)計至關(guān)重要。巖石彈性模量巖石彈性模量表示巖石在彈性范圍內(nèi)的應力與應變的比值,反映了巖石的剛度和抗變形能力。這是評價巖石工程性能的重要指標之一,對工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、變形等分析至關(guān)重要。一般而言,致密結(jié)構(gòu)的巖石彈性模量較高,而孔隙較大的巖石彈性模量較低。巖石泊松比巖石泊松比是表征巖石橫向變形與縱向變形比值的無量綱參數(shù)。它反映了巖石在受力時橫向收縮的程度,是評判巖石變形性能的重要指標。泊松比越大,表示巖石在受壓時橫向收縮越大,具有較高的脆性。相反,泊松比較小的巖石變形性能較好。巖石滲透系數(shù)巖石滲透系數(shù)是衡量巖石孔隙和裂隙中允許流體通過的能力的參數(shù)。它反映了巖石的孔隙發(fā)育程度和連通性,對于地下水的滲流、油氣的開采以及巖土工程的滲流分析都有重要影響。巖石熱膨脹系數(shù)巖石熱膨脹系數(shù)描述了巖石在溫度變化時的體積變化率。這一參數(shù)對于評估巖石在溫度變化條件下的力學性能變化非常重要,特別是對于一些特殊工況,如高溫隧道、地下儲藏庫等領(lǐng)域。土壤容重土壤容重是指同體積土體的重量,反映了土壤的密實程度。它是評估土體工程性質(zhì)的重要參數(shù),對土壤壓實性、滲透性、承載力等有重要影響。通常干燥砂土的容重較大,而富含有機質(zhì)的軟弱土壤容重較小。粗砂土16-19細砂土14-17粉土13-16黏性土12-18沼澤土8-12土壤孔隙度土壤孔隙度是指土體中空隙部分的體積在土體總體積中所占的比例。它反映了土體內(nèi)部空隙的大小和連通性,是影響土壤通氣性、滲透性、抗剪強度等工程性質(zhì)的關(guān)鍵因素。大孔隙度的土壤通常具有較好的滲水性和排水性。土壤含水率土壤含水率是指土壤中含有水分的重量與土樣干重之比。它是反映土壤濕潤程度的重要指標,是評估土壤工程性質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)之一。土壤含水率的高低會直接影響土壤的強度、壓縮性、滲透性等工程特性。土壤抗剪強度土壤抗剪強度是表示土體在受剪切應力作用時的承載能力。它是衡量土體工程性能的重要指標之一,對土工結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和變形分析至關(guān)重要。一般來說,顆粒較粗而密實的土層抗剪強度較高,而含有機質(zhì)和水分較多的軟弱土層抗剪強度較低。土壤粘聚力土壤粘聚力是表示土體內(nèi)部顆粒之間的內(nèi)聚力,反映了土體抵抗剪切破壞的能力。它是土體抗剪強度的一個重要組成部分,對基礎(chǔ)、擋土墻等土工結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析至關(guān)重要。一般來說,粘性土的粘聚力較高,而砂性土的粘聚力較低。土壤內(nèi)摩擦角土壤內(nèi)摩擦角反映了土體顆粒之間的靜摩擦力,是決定土體抗剪強度的重要參數(shù)之一。它反映了土體本身顆粒之間的擠壓和滑移程度。內(nèi)摩擦角越大,土體的抗剪強度越高。土壤壓縮系數(shù)土壤壓縮系數(shù)反映了土體在外力作用下發(fā)生壓縮變形的程度。它是評估土體承載力和沉降性能的重要參數(shù),在基礎(chǔ)設(shè)計、路基工程等領(lǐng)域應用廣泛。一般而言,密實土層的壓縮系數(shù)較小,而軟弱土層的壓縮系數(shù)較大。土壤滲透系數(shù)土壤滲透系數(shù)反映了土體中水分在一定壓差作用下的流動能力。這一參數(shù)不僅決定了土體的排水性能,也影響土體的強度特性和侵蝕性。較高的滲透系數(shù)意味著土體中水分容易流通,有利于排水,但也易遭到水力沖刷。因此,土壤滲透系數(shù)是工程設(shè)計中需要重點考慮的關(guān)鍵參數(shù)之一。土壤熱導率土壤熱導率是描述土體傳熱能力的重要參數(shù)。它表示單位溫差和單位時間內(nèi)通過土體單位面積的熱量。土壤熱導率的高低會影響建筑物及地下工程的熱量交換和溫度場分布。土壤熱容量土壤熱容量是指單位體積或單位質(zhì)量土體吸收或放出一定量熱量而引起溫度變化的能力。它反映了土體對熱量的儲存能力,是影響土體溫度場分布的關(guān)鍵參數(shù)。熱容量高的土體可以吸收和保存更多的熱量,不易出現(xiàn)溫度波動。土壤電阻率土壤電阻率反映了土體中電流的流動阻礙程度,是評估土體電性質(zhì)的重要參數(shù)。它不僅與土壤顆粒大小和含水量等因素有關(guān),還會受到土壤化學成分和溫度的影響。土壤電阻率的高低直接決定了接地系統(tǒng)的可靠性和電力設(shè)施的絕緣性能。土壤化學成分土壤的化學成分是非常復雜的,主要包括以下幾個方面:有機質(zhì)含量:影響土壤結(jié)構(gòu)、保水性和養(yǎng)分供給。富含腐殖質(zhì)的土壤較為肥沃。無機鹽含量:如氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,決定土壤肥力水平。缺乏這些元素會導致植被生長不良。酸堿度(pH值):影響?zhàn)B分吸收和微生物活性。偏酸性或堿性土壤需要酸化或矯正。重金屬含量:如銅、鉛、鎘等重金屬超標會污染土壤,危害生態(tài)環(huán)境。鹽分含量:高鹽堿土壤不利于植物生長