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1、动静力学参数与组构参数 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系引言引言 岩体介质的测试结果岩体介质的测试结果 土体介质的测试结果土体介质的测试结果 岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系 研究展望研究展望 引言引言赋存环境岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系引言引言岩土体物
2、理组构特性:特性:动力本构关系、动力本构关系、动强度、振动、动强度、振动、波动等波动等参数:参数:动模量、动泊动模量、动泊松比、动强度、松比、动强度、弹性波速等弹性波速等岩土体岩土体动力学特动力学特性性特性:特性:本构关系本构关系强度强度参数:参数:变形模量、变形模量、泊松比、泊松比、强度指标等强度指标等岩土体岩土体静力学特性静力学特性静荷载静荷载动荷载动荷载地质历史岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系引言引言 根据弹性理论,根据弹性理论,P波速度波速度 VP 和和S波速度波速度 VS 与介质弹性参数(弹与介质弹性参数(弹性模量性模量
3、 E;剪切模量剪切模量 ;泊松比泊松比 )之间存在以下关系:)之间存在以下关系:由弹性波速计算出的上述参数分别称为:动弹性模量由弹性波速计算出的上述参数分别称为:动弹性模量 Ed、动剪切模量动剪切模量 d 和动泊松比和动泊松比 d。岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系引言引言动力学参数动力学参数Ed、d、d 岩土体岩土体组构参数组构参数(密度:(密度:)静力学参数静力学参数E、?岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系引言引言 岩体介质的测试结果岩体介质的测试结果 土体介质的测试
4、结果土体介质的测试结果 岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系 研究展望研究展望 岩体介质的测试结果岩体介质的测试结果岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系岩体介质的测试结果岩体介质的测试结果q 测试对象测试对象 两个深度大于两个深度大于100m的勘查孔的勘查孔zk1和和zk2和大量的岩芯样品,和大量的岩芯样品,岩性主要是火山岩,岩性主要是火山岩,zk2处的岩性变化较处的岩性变化较zk1复杂一些。复杂一些。q 测试内容测试内容(1)岩体钻孔波速测试(岩体钻孔波速测试(VPm、VSm、Edm、dm、dm);)
5、;(2)岩石样品物理力学测试(岩石样品物理力学测试(、Rc、E、););(3)岩石样品超声波速测试(岩石样品超声波速测试(VPr、VSr、Edm、dm、dm)VPm 岩体纵波波速岩体纵波波速VSm 岩体横波波速岩体横波波速Edm 岩体动弹性模量岩体动弹性模量 dm 岩体动剪切模岩体动剪切模 dm 岩体动泊松比岩体动泊松比 岩石密度岩石密度Rc 岩石饱和单轴抗压强度岩石饱和单轴抗压强度E 弹性模量弹性模量 剪切模量剪切模量 泊松比泊松比VPr 岩块纵波波速岩块纵波波速VSr 岩块横波波速岩块横波波速Edm 岩块动弹性参数岩块动弹性参数 dm 岩块动剪切模量岩块动剪切模量 dm 岩块动泊松比岩块动
6、泊松比岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系岩体介质的测试结果岩体介质的测试结果q 测试结果测试结果 波速密度关系波速密度关系 动泊松比密度关系动泊松比密度关系 动弹性模量密度关系动弹性模量密度关系 动剪切模量密度关系动剪切模量密度关系 /kg m 3Poissons Ratio zk1、zk2岩体动泊松比、岩块动、岩体动泊松比、岩块动、静泊松比与岩石密度的关系静泊松比与岩石密度的关系 岩块动泊松比岩块动泊松比;岩块静泊松比岩块静泊松比;岩体动泊松比岩体动泊松比./kg m 3Velocity/km s 1zk1、zk2岩体和岩块波速岩
7、体和岩块波速与岩石密度的关系与岩石密度的关系 岩岩块块纵纵波波速速度度;岩岩块块横横波波速速度度;岩岩体体纵纵波波速速度度;岩岩体体横横波波速速度度.zk1、zk2岩体动弹性模量岩体动弹性模量岩块动、静弹性模量与岩石密度的关系岩块动、静弹性模量与岩石密度的关系 岩块动弹性模量岩块动弹性模量;岩块静弹性模量岩块静弹性模量 岩体动弹性模量岩体动弹性模量 zk1、zk2岩体动剪切模量、岩体动剪切模量、岩块动剪切模量与岩石密度的关系岩块动剪切模量与岩石密度的关系 岩岩块块动动剪剪切切模模量量;岩岩体体动动剪剪切切模模量量E/GPa /kg m 3 /kg m 3 /GPa岩土介质动静力学参数与岩土介质
8、动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系引言引言 岩体介质的测试结果岩体介质的测试结果 土体介质的测试结果土体介质的测试结果 岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系 研究展望研究展望 土体介质的测试结果土体介质的测试结果岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系土体介质的测试结果土体介质的测试结果q 测试对象测试对象在某实际工程场地采取的五种土体样品在某实际工程场地采取的五种土体样品。q 测试内容测试内容(1)土常规试验(土常规试验(w、Gs、Sr、e、I P、I L、ES );(2)
9、静三轴试验(静三轴试验(C、);(3)超声波速测试(超声波速测试(VP1、VP2)。)。w 含水率;含水率;重度;重度;Gs 固体颗粒比重;固体颗粒比重;Sr 饱和度;饱和度;e 孔隙比;孔隙比;I P 塑性指数;塑性指数;I L 液性指数;液性指数;ES 压缩模量压缩模量抗剪强度抗剪强度 C 内聚力内聚力 内摩擦角内摩擦角弹性波速弹性波速VP1 三轴压缩前纵波波速三轴压缩前纵波波速VP2 三轴压缩后纵波波速三轴压缩后纵波波速岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系土体介质的测试结果土体介质的测试结果q 测试结果测试结果五种土体样品的物理
10、力学参数五种土体样品的物理力学参数。q 测试分析测试分析纵波波速纵波波速VP与土样重度与土样重度 的关系的关系 1651.35 2376.74 1660.75 1191.22 VP2(m/s)1642.4 2464.46 1615.03 893.26 1203.77 VP1 (m/s)9.0 9.0 8.7 7.7 9.3 ES(MPa)20 18.3 17 19.8 22.5 ()24 31 34 47 15 C(kPa)0.33 0.26 0.04 0.04 0.06 I L 9.8 10.7 10.1 12.1 7 I P 0.6 0.67 0.54 0.53 0.72 e 96 98
11、100 100 75 Sr(%)2.7 2.7 2.7 2.71 2.69 Gs 20.5 20.1 21 21.2 18.8 (kN/m3)21.3 24.3 19.9 19.5 20.4 w(%)6.5 7.57.65 6.56.6 5.5 2.02.15 取土深度取土深度(m)粘质粉土粘质粉土 粉质粘土粉质粘土 粉质粘土粉质粘土 粉质粘土粉质粘土 砂质粉土砂质粉土 土土 样样 定定 名名 54321土土 样样 编编 号号 土样测试成果一览表土样测试成果一览表VP/m s 1 /kN m 3土样三轴压缩前后波速与重度的关系土样三轴压缩前后波速与重度的关系图图 例例 土样编号土样编号 1 2
12、 3 4 5 压压 缩缩 前前 压压 缩缩 后后样品样品3纵波波速与重度关系图纵波波速与重度关系图 压缩前试测值;压缩后测试值 压缩前回归值VP/m s 1 /kN m 3粘粘 土土样品样品5纵波波速与重度关系图纵波波速与重度关系图 压缩前试测值;压缩后测试值 压缩前回归值VP/m s 1 /kN m 3粉粉 土土VP=206.428 2833.5 (3号土样压缩前,回归相关系数号土样压缩前,回归相关系数R=0.993948)VP=222.046 2965.26 (5号土样压缩前,回归相关系数号土样压缩前,回归相关系数R=0.909297)岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组
13、构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系引言引言 岩体介质的测试结果岩体介质的测试结果 土体介质的测试结果土体介质的测试结果 岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系 研究展望研究展望 岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系 /kg m 3VP/m s 1岩土样品纵波波速与岩土密度关系图岩土样品纵波波速与岩土密度关系图 土样测试值;岩样测试值火山岩分布域火山岩分布域推断:推
14、断:软岩分布域软岩分布域土体分布域土体分布域VP/m s 1 /kN m 3粘粘 土土参数分布参数分布规律的自规律的自相似相似岩土样品波速岩土样品波速密度关系的密度关系的三种相对性三种相对性1)1)整体有序与局部混沌的相对性整体有序与局部混沌的相对性 2)2)分布域空间位置和结构的确定分布域空间位置和结构的确定与域内参数随机分布的相对性与域内参数随机分布的相对性 3)3)在某一分布域内整体样本无序在某一分布域内整体样本无序与各类子样本有序的相对性与各类子样本有序的相对性 把握这几种相对性把握这几种相对性对于岩土介质的理论研究和工程应用对于岩土介质的理论研究和工程应用都十分有意义都十分有意义 岩
15、土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系引言引言 岩体介质的测试结果岩体介质的测试结果 土体介质的测试结果土体介质的测试结果 岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系岩土介质弹性波速与密度间的混沌关系 研究展望研究展望 研究展望研究展望岩土介质动静力学参数与岩土介质动静力学参数与介质物理组构参数之间的关系介质物理组构参数之间的关系研究展望研究展望值得进一步展开的工作值得进一步展开的工作有计划、有目的的展开对自然界各类岩土体的测试工作,有计划、有目的的展开对自然界各类岩土体的测试工作,不断丰富人类对于岩土体认识的知识库。不断丰富人类对于岩土体认识的知识库。逐步创造条件,更深入的研究岩土体受力历史过程中各个逐步创造条件,更深入的研究岩土体受力历史过程中各个阶段的物理力学状态的变化,连续、动态、形象地描述岩阶段的物理力学状态的变化,连续、动态、形象地描述岩土体性质变化的全过程,为发现岩土体本构关系中更多的土体性质变化的全过程,为发现岩土体本构关系中更多的规律提供条件。规律提供条件。进一步展开岩土组构参数与岩土动静力学性质的研究,进一步展开岩土组构参数与岩土动静力学性质的研究,更深入地理解岩土体参数关系空间中混沌现象的物理本质。更深入地理解岩土体参数关系空间中混沌现象的物理本质。Thank you!Thank you!Thank you!
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