土的压缩模量、变形模量和弹性模量.doc

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同表达，各自适用于不同情况。压缩模量Es也叫侧限压缩模量，是土在完全侧限条件（无侧向变形）下，竖向附加应力与相应竖向应变的比值。其大小反映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。可以比较准确地反映土在天然状态下的压缩性。压缩模量和变形模量之间可以互相换算，两者间是倍数的关系，土越坚硬倍数越大，软土则两者比较接近。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，压缩模量是通过现场取原状土进行实验室有侧限压缩实验得出的，而变形模量则是通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是通过现场取原状土进行试验的，这对于粘性土来说很容易做到，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，很容易散掉，因此对砂土的砾石土通常都是通过现场载荷试验得到Eo，所以在地堪报告上，对于砂土的砾石土一般都仅给出Eo，即使给出Es，也是根据Eo换算来的，而不是试验直接得出的。理论上Es和Eo有一定的关系，但根据该关系换算误差较大，所以二者关系一般都根据地区经验进行换算。*土的变形模量：土的变形模量是通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。能较真实地反映天然土层的变形特性。其缺点是载荷试验设备笨重、历时长和花钱多，且深层土的载荷试验在技术上极为困难，故常常需要根据压缩模量的资料来估算土的变形模量。土的压缩模量：在完全侧限条件下，土的竖向附加应力增量与相应的应变增量之比值，它可以通过室内压缩试验获得。土的弹性模量：土的弹性模量根据测定方法不同，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，振动次数视工程实际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同，反映在应力条件、变形条件上也不同。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；另外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残余变形在内的，与弹性模量有根本区别，而压缩模量与变形模量的区别又在于是否有侧限。在工程应用上，我们应根据具体问题采用不同的模量。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和侧膨胀系数。侧压力系数：是指侧向压力x与竖向压力z之比值，即：x/z土的侧膨胀系数（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x/z根据材料力学广义胡克定律推导求得和的相互关系，/(1)或/（1）土的侧压力系数可由专门仪器测得，但侧膨胀系数不易直接测定，可根据土的侧压力系数，按上式求得。在土的压密变形阶段，假定土为弹性材料，则可根据材料力学理论，推导出变形模量E0和压缩模量Es之间的关系。令 1-22/(1-)则EoEs当00.5时，10，即Eo/Es的比值在01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：一方面是土不是真正的弹性体，并具有结构性；另一方面就是土的结构影响；三是两种试验的要求不同。、的理论换算值土的种类 碎石土 0.150.20 0.950.90砂土 0.200.25 0.900.83粉土 0.230.31 0.860.72粉质粘土 0.250.35 0.830.62粘土 0.250.40 0.830.47注：E0与Es之间的关系是理论关系，实际上，由于各种因素的影响，E0值可能是Es值的几倍。表1 不同土类的变形模量经验值土的类型变形模量（MPa）土的类型变形模量（MPa）泥炭0.10.2松砂1020塑性粘土0.54密实砂5080硬塑粘土48密室砂砾、砾石100200软硬粘土815表2 垫层模量垫层材料压缩模量（MPa）变形模