土压缩模量、变形模量和弹性模量.docx

土的压缩模量、变形模量和弹性模量压缩模量、变形模量和弹性模量都是对土的变形能力的不相同表达，各自适用于不相同情况 压缩模量 Es 也叫侧限压缩模量，是土在完好侧限条件（无侧向变形）下，竖向附加应力与相 应竖向应变的比值其大小反响了土体在单向压缩条件下对压缩变形的抵抗能力变形模量 Eo 是在现场原位测得的，是无侧限条件下应力与应变的比值，相当于理想弹性体的弹 性模量，但是由于土体不是理想弹性体， 故称为变形模量 可以比较正确地反响土在天然状态下的 压缩性压缩模量和变形模量之间可以相交换算， 两者间是倍数的关系， 土越坚硬倍数越大， 软土则两 者比较凑近弹性模量是正应力与弹性 （即可恢复） 正应变的比值 在计算饱和粘性土地基上瞬时加荷所 产生的瞬时沉降时，就要采用弹性模量弹性模量=应力/弹性应变，它主要用于计算瞬时沉降；压缩模量和变形模量均=应力/总应变， 压缩模量是经过现场取原状土进行实验室有侧限压缩实验得出的， 而变形模量则是经过现场的原位载荷 试验得出的， 它是无侧限的 弹性模量要远大于压缩模量和变形模量， 而压缩模量又大于变形模量地堪报告中，一般给出的是土的压缩模量Es与变形模量Eo,而一般不会给出弹性模量E。

按规范 的规定，在地基变形验算中要用的是压缩模量Es，但因Es是经过现场取原状土进行试验的，这对于粘 性土来说很简单做到， 但对于一些砂土和砾石土等粘聚力较小的土来说， 取原状土是很困 难的，很简单散掉，因此对砂土的砾石土平时都是经过现场载荷试验获得Eo,因此在地堪报告上，对 于砂土的砾石土一般都仅给出Eo，即使给出Es，也是依照Eo换算来的，而不是试验直接得出的理 论上Es和Eo有必然的关系，但依照该关系换算误差较大，因此两者关系一般都依照地区经验进行换 算 土的变形模量：土的变形模量是经过现场载荷试验求得的压缩性指标，即在部分侧限条件下， 其应力增量与相应的应变增量的比值 能较真实地反响天然土层的变形特点 其缺点是载荷试验设 备粗笨、历时长和花销多， 且深层土的载荷试验在技术上极为困难， 故常常需要依照压缩模量的资 料来估计土的变形模量土的压缩模量： 在完好侧限条件下， 土的竖向附加应力增量与相应的应变增量之比值， 它可以 经过室内压缩试验获得土的弹性模量： 土的弹性模量依照测定方法不相同， 可分为“静弹模”和“动弹模” 静弹模采用静三轴仪测定弹性模量为加卸载该曲线上应力与应变的比值。

动弹模，可用室内动三轴仪测得， 当土样固结后，分级施加动应力，进行不排水的振动试验，一般保持动应力幅值不变，振动次数视工 程本质条件而定可用双曲线方程来描述，也称切线弹模土的变形模量和压缩模量， 是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标 由于两者在压 缩时所受的侧限条件不相同， 对同一种土在相同压应力作用下两种模量的数值显然相差很大 三种模 量的试验方法不相同， 反响在应力条件、 变形条件上也不相同 压缩模量是在室内有侧限条件下的一 维变形问题，变形模量则是在现场的三维空间问题； 别的土体变形包括了可恢复的 （弹性 ）变形和不可恢复的 （ 塑性 ） 变形两部分压缩模量和变形模量是包括了节余变形在内的， 与弹性模量有根本差 异，而压缩模量与变形模量的差异又在于可否有侧限 在工程应用上， 我们应依照详尽问题采用不相 同的模量为了建立变形模量和压缩模量的关系，在地基设计中，常需测量土的侧压力系数E和侧膨胀系数 卩侧压力系数 E：是指侧向压力6x与竖向压力6z之比值，即：g = 6 x/5z土的侧膨胀系数卩（泊松比）：是指在侧向自由膨胀条件下受压时，测向膨胀的应变£x与竖向 压缩的应变£ z之比值，即卩=£ x/ £z依照资料力学广义胡克定律推导求得 E和卩的互相关系，g=y /（1—卩）或卩=£ / （ 1+£）土的侧压力系数可由特地仪器测得， 但侧膨胀系数不易直接测定， 可依照土的侧压力系数， 按 上式求得。

在土的压密变形阶段，假定土为弹性资料，则可依照资料力学理论，推导出变形模量 E0 和压缩模 量 Es 之间的关系令 B= 1- 2U 八2/（1 F）则 Eo=B Es当卩=0-时，B = 1〜0，即Eo/Es的比值在0~ 1之间变化，即一般Eo小于Es但很多情况下 Eo/Es 都大于 1其原因为： 一方面是土不是真实的弹性体， 并拥有结构性；另一方面就是土的 结构影响；三是两种试验的要求不相同卩、B的理论换算值土的种类 卩 B碎石土 〜 〜砂土 〜 〜粉土 〜 〜粉质粘土 〜 〜粘土 〜 〜注：E0与Es之间的关系是理论关系，本质上，由于各种因素的影响， E0值可能是BEs值的 几倍表 1 不相同土类的变形模量经验值土的种类变形模量（MPa ）土的种类变形模量（MPa ）泥炭松砂10 〜20塑性粘土〜4密实砂50 〜80硬塑粘土4〜8密室砂砾、砾石100 〜200软硬粘土8〜15表2垫层模量垫层资料压缩模量（MPa ）变形模量（MPa ）粉煤灰8〜20砂20 〜30碎石、卵石30 〜50矿渣35 〜70注：表1摘自《土力学》卢廷浩主编 河海大学初版社；表2摘自《建筑地基办理技术规范》JGJ79-2002 J220-2002 条则说明 4.2.4条 P92.。