GEO5用户手册岩土经验参数汇总（一）
本文主要为大家整理一下GEO5用户手册中提供的一些岩土经验参数，方便各位工程师在做岩土设计时对相关参数进行取值。
由于手册中的参数众多，接下来主要以GEO5能解决的岩土工程方案为依据来对参数进行汇总。此文主要对边坡稳定分析中涉及到的参数进行了汇总。
注：边坡稳定分析包括：土质边坡稳定分析、岩质边坡稳定分析、抗滑桩设计、土钉边坡支护设计、加筋土式挡土墙设计等。
土钉在土体和岩体中的极限粘结强度建议值（来源：Elias a Juran, 1991）
材料 | 成孔工艺 | 土体/岩体类型 | 极限粘结强度值qs[kPa] |
岩石 | 回转式钻机成孔 | 泥灰岩/石灰岩 | 300 - 400 |
千枚岩 | 100 - 300 | ||
白垩 | 500 - 600 | ||
软白云岩 | 400 - 600 | ||
裂隙发育的白云岩 | 600 - 1000 | ||
风化砂岩 | 200 - 300 | ||
风化页岩 | 100 - 150 | ||
风化片岩 | 100 - 175 | ||
玄武岩 | 500 - 600 | ||
板岩/硬质页岩 | 300 - 400 | ||
非粘性土 | 回转式钻机成孔 | 砂土/砾石 | 100 - 180 |
粉砂 | 100 - 150 | ||
粉土 | 40 - 120 | ||
山前残积土 | 40 - 120 | ||
细粒崩积层 | 75 - 150 | ||
冲击钻孔
| 砂土/砾石 - 上覆层较薄 - 上覆层较厚 | 190 - 240 280 - 430 | |
密实冰碛物 | 380 - 480 | ||
崩积层 | 100 - 180 | ||
螺旋钻成孔 | 粉砂填土 | 20 - 40 | |
细粒粉砂 | 55 - 90 | ||
粘性粉砂 | 60 - 140 | ||
旋喷 | 砂土 | 380 | |
砂砾 | 700 | ||
细颗粒土 | 回转式钻机成孔 | 粉质粘土 | 35 - 50 |
冲击钻孔 | 粘性粉土 | 90 - 140 | |
螺旋钻成孔 | 黄土 | 25 - 75 | |
软粘土 | 20 - 30 | ||
硬粘土 | 40 - 60 | ||
硬粘性粉土 | 40 - 100 | ||
石灰质砂质粘土 | 90 - 140 |
注：数值从kPa 转换为psf 时需要乘以20.9，数值从kPa 转换为psi 时需要乘以0.145。
来自「理论 – 土钉边坡支护设计– 内部稳定性验算」
地震作用 - 标准
水平地震加速度系数 Kh
M-C-S 烈度表 | 水平地震加速度 | 水平地震加速度系数 | ||||||
(MSK-64) | [mm/s2] | Kh | ||||||
1 | 0,0 | - | 2,5 | 0,0 | - | 0.00025 | ||
2 | 2,5 | - | 5,0 | 0,00025 | - | 0.0005 | ||
3 | 5,0 | - | 10,0 | 0,0005 | - | 0.001 | ||
4 | 10,0 | - | 25,0 | 0,001 | - | 0.0025 | ||
5 | 25,0 | - | 50,0 | 0,0025 | - | 0.005 | ||
6 | 50,0 | - | 100,0 | 0,005 | - | 0.01 | ||
7 | 100,0 | - | 250,0 | 0,01 | - | 0.025 | ||
8 | 250,0 | - | 500,0 | 0,025 | - | 0.05 | ||
9 | 500,0 | - | 1000,0 | 0,05 | - | 0.1 | ||
10 | 1000,0 | - | 2500,0 | 0,1 | - | 0.25 | ||
11 | 2500,0 | - | 5000,0 | 0,25 | - | 0.5 | ||
12 | > | 5000,0 | > | 0.5 |
来自「理论 – 土质边坡稳定性分析– 地震的影响」
岩石抗拉强度
岩石抗拉强度Te 通常为其单轴抗压强度σc 的1/20 或1/30。
完整岩石单轴抗拉强度To 推荐值[MPa]
玄武岩 | 3 - 18 |
片麻岩 | 7 - 16 |
花岗岩 | 11 - 21 |
石灰岩 | 3 - 5 |
大理岩 | 7 - 12 |
石英岩 | 4 - 23 |
砂岩 | 5 - 11 |
片岩 | 5 - 12 |
板岩 | 2 - 17 |
凝灰岩 | 2 - 4 |
来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 直线滑动」
Mohr – Coulomb 强度参数
在有条件的情况下，岩石的Mohr-Coulomb 强度参数应该通过原位试验得到。大量原位试验和室内试验的结果表明，岩体中绝大多数不连续结构面的内摩擦角取值范围在27°到47°之间。
据RMR 分级标准确定的不同等级岩体的内摩擦角φ 和粘聚力c 的推荐值如下表所示：
岩体等级 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ |
RMR | 100 - 81 | 80 - 61 | 60 - 41 | 40 - 21 | < 20 |
内摩擦角 φ[°] | > 45 | 35 - 45 | 25 - 45 | 15 - 25 | < 15 |
粘聚力c [kPa] | > 400 | 300 - 400 | 200 - 300 | 100 - 200 | < 100 |
来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」
Hoek–Brown 参数
非线性参数mb = mrsr, 且a = 0.5（下标r 表示残余数值）
具有很好结晶解理的碳酸盐类岩石，如白云岩、石灰岩、大理岩 | 泥质岩，如泥岩、粉砂岩、页岩、板岩 | 砂质岩，如砂岩，石英岩 | 细粒、多矿物结晶火成岩，如安山岩、辉绿岩、玄武岩、流纹岩 | 粗粒、多矿物结晶火成岩和变质岩，如辉长岩、片麻岩、花岗岩 | |
完整岩石试件，实验室试件尺寸，无结构面 | m = 7.00 | m = 10.00 | m = 15.00 | m = 17.00 | m = 25.00 |
质量非常好的岩体，紧密互锁，无风化结构面 | m = 2.40 | m = 3.43 | m = 5.14 | m = 5.82 | m = 8.56 |
质量好的岩体，轻微构造破坏，结构面未风化，结构面间距1到3 m | m = 0.575 | m = 0.821 | m = 1.231 | m = 1.395 | m = 2.052 |
质量中等的岩体，中等风化，结构面间距0.3 到1 m | m = 0.128 | m = 0.183 | m = 0.275 | m = 0.311 | m = 0.458 |
质量差的岩体，大量风化节理，结构面间距30 到 500 mm | m = 0.029 | m = 0.041 | m = 0.061 | m = 0.069 | m = 0.102 |
质量非常差的岩体，大量严重风化节理，结构面间距小于50 mm，充填夹泥 | m = 0.007 | m = 0.010 | m = 0.015 | m = 0.017 | m = 0.025 |
来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」
岩石的单轴抗压强度σc、泊松比ν 和岩石容重γ
岩石强度 | 岩石类型（例子） | 强度 | 泊松比 | 岩石容重γ |
极坚硬岩 | 大部分的极坚硬岩石，例如完整、坚实致密的石英岩、玄武岩 | >150 | 0,1 | 28,00 - 30,00 |
非常坚硬岩 | 非常坚硬的花岗岩、石英斑岩，非常坚硬的硬质页岩，石英岩，非常坚硬的砂岩和非常坚硬的方解石类岩石 | 100 - 150 | 0,15 | 26,00 - 27,00 |
坚硬岩 | 花岗岩，坚硬的砂岩和方解石，石英岩矿脉，坚硬的砾岩，坚硬的矿石，石灰岩、大理岩、白云石、黄铁矿 | 80 - 100 | 0,20 | 25,00 - 26,00 |
一般坚硬岩 | 砂岩、矿石、中等坚硬的砂质页岩、板石 | 50 - 80 | 0,25 | 24,00 |
较软岩 | 硬的泥岩、软质砂岩和方解石、泥灰岩 | 20 - 50 | 0,25 – 0,30 | 23 - 24,00 |
软岩 | 页岩、软的石灰岩、生石灰、盐岩、冻土、无烟煤、泥灰岩、重塑砂岩、软质砾岩、 | 5 - 20 | 0,3 – 0,35 | 22,00 – 26,00 |
软弱土 | 固结粘土、残积土、黑煤 | 0,5 - 5 | 0,35 – 0,40 | 20,00 - 22,0 |
来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」
GSI 法确定Hoek-Brown 参数
岩质边坡岩体扰动参数D的建议值
岩体描述 | 扰动参数D的建议值 |
边坡工程中小规模爆破产生的适度岩体破坏，特别是使用控制爆破法的情况。但不管怎样，应力释放都会产生一些扰动。 （爆破效果好） | 0.7 |
边坡工程中小规模爆破产生的适度岩体破坏，特别是使用控制爆破法的情况。但不管怎样，应力释放都会产生一些扰动。 （爆破效果差） | 1 |
因为严重的生产爆破和因上覆超载的移除产生的应力释放而导致的非常大的露天矿边坡的显著扰动。 （生产爆破） | 1 |
在一些软质岩层中可以通过松土和推土的方式进行挖掘，这种情况下对边坡的破坏程度较小。 （机械挖掘） | 0.7 |
来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」
完整岩石的材料强度常数mi 的近似值（Hoek推荐）
岩石类型 | 典型岩石 | mi[-] |
结晶解理非常发育的碳酸盐类岩石 | 白云岩、方解石、大理岩 | ≈ 7 |
固结的粘土质岩石 | 泥岩、粉砂岩、粉砂质页岩、板岩 | ≈ 10 |
强烈结晶，结晶解理不发育的砂质岩石 | 砂岩、石英岩 | ≈ 15 |
细粒、多矿物结晶火成岩 | 安山岩、辉绿岩、粗粒玄武岩、安山岩 | ≈ 17 |
粗粒、多矿物结晶变质岩和火成岩 | 角闪岩、辉长岩、片麻岩、花岗岩、闪长岩 | ≈ 25 |
来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石的抗剪强度准则」
岩石重度γ
岩石强度 | 岩石类型 (例子) | 岩石重度 γ |
极坚硬岩 | 大部分的极坚硬岩石，例如完整、坚实致密的石英岩、玄武岩 | 28,00 -30,00 |
非常坚硬岩
| 非常坚硬的花岗岩、石英斑岩，非常坚硬的硬质页岩，石英岩，非常坚硬的砂岩和非常坚硬的方解石类岩石 | 26,00 -27,00 |
坚硬岩 | 花岗岩，坚硬的砂岩和方解石，石英岩矿脉，坚硬的砾岩，坚硬的矿石，石灰岩、大理岩、白云石、黄铁矿 | 25,00 -26,00 |
一般坚硬岩 | 砂岩、矿石、中等坚硬的砂质页岩、板石 | 24,00 |
较软岩 | 硬的泥岩、软质砂岩和方解石、泥灰岩 | 23 - 24,00 |
软岩 | 页岩、软的石灰岩、生石灰、盐岩、冻土、无烟煤、泥灰岩、重塑砂岩、软质砾岩、 | 22,00 –26,00 |
软弱土 | 固结粘土、残积土、黑煤 | 20,00 - 22,0 18,00 -20,00 |
来自「理论 – 岩质边坡稳定分析– 岩石重度」
扩展阅读：
