2022年土的模量讨论参照 .pdf

1、定义的差异：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。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。结论：从上述定义来看，由于压缩模量附带了完全侧限条件，与实际地基的部分侧限条件不一致，故沉降计算必须进行大误差修正（通常修正系数可达0.252.0） ；而变形模量是现场原位测试指标（载荷试验计算指标），较好的模拟了实际地层侧限条件，故理论上由变形模量计算沉降更准确、基本不需修正，承载板的尺寸越接近基础尺寸，计算的精度越高， 如果由实体基础沉降资料反算变形模量，来指导相邻场地沉降计算会有很高的准确性， 故由变形模量计算沉降在理论上应该比由压缩模量计算更准确、更符合实际。 2、试验方法的差异：压缩模量：由室内压缩（固结）试验测定，有试验成本低、可操作性强、便于分层大量取样试验的特点。变形模量：由现场载荷试验来测定，有成本高、周期长、试验点数有限、特别是深层载荷试验费用极高、 深度有限、载荷板尺寸通常难以达到实体基础尺寸相当的宽度级别，因而变形模量的测定属于高成本的测试。结论：从上述两试验测定方法的不同可见，压缩模量的测定通常更容易、成本低廉、易于试验，是勘察报告必须完成的工作，故设计用压缩模量计算沉降依据和数据更充分，这或许就是采用压缩模量计算沉降的公式和经验更多的原因；而变形模量的测定由于其高成本和高精度，更适合于大型、 高荷载 、大基础的重要工程，对于中小工程项目（一般基础 荷载较小、基础尺寸较小） ，采用高成本的载荷试验确定变形模量再计算沉降反而不适用（老板愿意花钱另当别论）。 3、试验土类差异：压缩模量：由于采用土样压缩（固结 ）试验测定，对于不能采取原状土的地层（如碎石土）和不能切环刀的岩土（如大部分岩石） ，显然我们难以获得压缩模量。变形模量：由于我们基本可以在任何基坑底面岩土层进行载荷试验，故变形模量的测定几乎适合任何岩土类别，对于不能获取原状土的地层他就有显著的优越性。结论：如果不计较成本因素， 变形模量法与压缩模量法相比，可适用于任何岩土类别，而压缩模量法一般仅适用于可以获取原状土的地层。 4、试验条件差异：压缩模量：在勘察阶段通过大量取样来获得，勘察报告在用压缩模量来计算沉降时通常有充分的数据支持。变形模量：现场载荷试验通常难以在勘察阶段完成，载荷试验一般依据设计需要由设计人员提出在基坑开挖后在基底进行，且数量有限（当然对于重要工程和地层条件许可，也可在勘察阶段进行大量深层螺旋板载荷试验等来获取），目前用其他非载荷试验间接（经验）估算变形模量的方法仍显经验不足。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 结论：上述差异决定了，大量工程（特殊工程除外）在勘察阶段，甚至在建筑基坑开挖前我们不得不采用压缩模量来计算沉降，当基坑开挖后，对于重要工程，并进行了一定数量载荷试验之后，我们才真正基本具备用实测变形模量来计算沉降的条件，故本人认为， 在现阶段我们要真正意义上实现用实测变形模量来准确计算沉降，通常是难以实现的理论期望。总结： 采用压缩模量还是变形模量来计算沉降哪种更合适？主要受三方面的因素制约： 1）地层适用性 2）工程重要性 3）经济合理性离开上述三方面制约因素，去谈大基础还是小基础、弹性理论还是塑性理论，并没有抓住问题的要害。另外顺便说一下： 1）变形模量与弹性模量有本质区别； 2）不论是压缩模量还是变形模量计算沉降，我们均建立在弹性理论的基础上（均基于地基处于 弹性变形 阶段，地基总应力未超过其临塑压力）； 3）大量工程实例证明，大基础反算的变形模量往往高出压缩模量数倍甚至上十倍，与我们的理论推断（变形模量应小于压缩模量）相左甚远，说明大基础除受地层压缩性制约外，地层的结构性发挥了显著作用，故大基础更适合用变形模量来计算沉降（用压缩模量计算沉降量普遍偏大）。个人看法，仅供参考。、本帖最后由xaolong 于 2010-1-30 21:34 编辑最近在用 FLAC 做模拟，期间需要用到弹性模量换算K 和 G，但是手中只有压缩模量的数据，对其之间的关系又不是很清楚，找了几本资料，有了一些想法，拿出来和大家讨论。首先统一符号。弹性模量 E，变形模量Eo，压缩模量Es高大钊 土质学与土力学 (第三版 )提到了压缩模量和变形模量的关系，但是此关系是建立在弹性阶段的，而土体并非理想的弹性体，所以此公式只能根据实际情况适当参考。钱家欢的土力学也表到了相同观点，只是符号有些不同。而在郑颖人等编的岩土塑性力学原理2 中， 将上两位作者公式中表述的变形模量表述为弹性模量，写到这，我想说的是，几位大师说的都应该没错，因为EEs（1-22/(1- )）这个公式是建立在弹性阶段的，我们是否可以认为，在弹性阶段，弹性模量E=变形模量Eo。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 弹模 =三轴试验下，弹性变形阶段 的 比值；变形模量无侧限条件下，土体变形，包含了弹性变形和塑性变形。= 结论：1、变形模量的定义在表达式上和弹性模量是一样的E=/，对于变形模量的 包括弹性应变 e 和塑性应变p，对于弹性模量而言，就是指 e。在弹性阶段，E=Eo Es（1-22/(1-)）。2、土的实际的弹性模量因为结构性以及各向异性的原因要大于压缩模量，有经验说是E=（25）Es（未考证出处，知道的请告知）。3、根据各个参数试验手段不同，在土体模拟分析时，一维压缩问题，推荐用Es；如果是三维变形问题，推荐用Eo；如果是弹性变形或者初始变形用E。在很多数值模拟软件中，除非特别说明，一般说的弹性模量均指变形模量，即土体在无侧限的条件下的弹性模量。4、要应用于数值分析，除了做三轴试验，调整参数是必不可少的。以M-C 准则为例，是一个假设单元在弹性阶段为线弹性材料，在塑性阶段为理想塑性材料的弹塑性准则。在弹性阶段， 如果根据经验感觉到位移不合常理，可以只考虑调整模量和泊松比来控制，在塑性阶段，除了要考虑模量和泊松比，还要根据流动法则来确定，这时，粘聚力C、内摩擦角、剪涨角和抗拉强度都要参与进来。5、若 Eo= Es我也发表点一家之言，我比较赞成Fle_Flo 的帖子的部分观点。其实讨论这个问题我们首先可以从对象和方法上区分一下。弹模 E、变形模量 E0 和压缩模量 Es 三个名词，首先，是针对土力学才出现的，在弹性力学中是没有“ 变形模量 E0 和压缩模量Es” ， 这 2 个概念的。这样一样，实际上表明他们的出身是不一样的；弹模是弹性力学中的概念，弹性力学是理学分析方法和理论。在岩土工程中引入了弹性力学这个理论和手段，也就引进了弹模E；但是，事情就出在这里，土体材料并不符合弹性力学的基本假定，土体的变形很大部分是不可恢复的，类似塑性变形，并且这个变形在受力开始阶段就有不可恢复部分，这样用弹模E的参数来衡量就概念上说不通了，但我们目前还没有找到更好的方法和手段来描述，只好继续借用弹性理论的理论。怎么办呢？于是就换了个名词，改叫变形模量E0，可以看出来，土力学的前辈们对这个问题是充分认识到了的。变形模量在工程上可以利用载荷试验的成果计算，一般手册和教材上都有，但都是利用曲线的弹性阶段，不多述了。至于土体的压缩模量，完全是由于工程实践中沉降计算所需要而定义出来的。土力学的研究之初，对于土体的强度和变形问题是分开来看的。实际工程中土体的沉降计算才提出了分层总和法，而这个方法完全是基于一维压缩的特征而提出的。 土力学中有个基本概念： 土体的沉降即土体的压缩，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 而土体的压缩基本主要是土颗粒孔隙的减少，注意！这是和弹性力学不一样的，力学中一般变形主要是指剪切，而土体沉降却主要是压缩，当然也有少部分剪切。基于压缩的特点，才有了一维压缩试验，这是在侧向变性限制条件下得到的，这样看看，压缩模量和弹模的前提也就不一样了。所以，土力学中一般用压缩模量计算沉降，当然变形模量E0 也可以计算，不过二者的计算理论就不一样了。用压缩模量的分层总和法，基于一维压缩的理论而得到经验性的公式，应该讲理论并不严密， 如 Fle_Flo 的所述，应力解用的 Boussinesq 解是纯粹的弹性解； 而用变形模量的公式是从弹性力学出发给出的，理论上合理一些，但是参数的合理选取却比压缩模量困难，并且从概念上来讲计算出来的应该是弹性的，这就是有些学者建议用来计算瞬时沉降，因为作用时间短，而工程中所说的沉降一般都是荷载的长期效应结果。这2 种不同方法参数从概念上是不能随便换的。最后在回头说说变形模量E0 和压缩模量Es 之间的关系。 根据弹性力学的概念，二者是有一个理论关系，但这个结果和变形模量一般根据现场载荷曲线的结果不一致。至于这个解释很多，有人为实验室取土做压缩试验对土体扰动的结果，也有人为现场试验条件带来的问题，我个人人为现无定论，均有道理，值得探讨。关于土的泊松比我的 2 楼表述可能不太妥当，这里解释一下： 1 、泊松比 是土的侧向应变与竖向应变之比的绝对值，三轴试验中竖向应变很好测定， 但侧向应变由于十分不均匀，我们通常难以测准； 2 、我们知道土的静止侧压力系数Ko，物理意义是侧向有效应力与竖向有效应力之比的绝对值，而它与泊松比的理论关系是 Ko= / （1- ），故人们想到通过测定Ko 即可直接计算 ； 3 、用“ 静止侧压力系数试验仪 ” ，可直接测定侧向有效应力与竖向有效应力， 试验规程可参考水利部SL237-1999土工试验规程 SL237-028-1999规程，冶金部 YSJ225-92 土工试验规程也有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 相同规定； 4 、用“ 三轴仪 ” 测定 Ko 的关键在于需在试样中部加装侧向变形指示器，在施加竖向应力过程中，应依据指示器调节围压，使试样直径不变，则此时的水平应力与竖向应力之比就是Ko，从而可计算泊松比 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -