壓縮模量變形模量彈性模量

1、壓縮模量與變形模量的區(qū)別（一）、第一種 壓縮模量：在完全側(cè)限條件下，土的豎向附加應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽恐戎?，它可以通過室內(nèi)壓縮試驗(yàn)獲得。    變形模量：是通過現(xiàn)場載荷試驗(yàn)求得的壓縮性指標(biāo)，即在部分側(cè)限條件下，其應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽康谋戎怠?#160;   結(jié)論：從上述定義來看，由于壓縮模量附帶了完全側(cè)限條件，與實(shí)際地基的部分側(cè)限條件不一致，故沉降計(jì)算必須進(jìn)行大誤差修正（通常修正系數(shù)可達(dá)0.252.0）；而變形模量是現(xiàn)場原位測試指標(biāo)（載荷試驗(yàn)計(jì)算指標(biāo)），較好的模擬了實(shí)際地層側(cè)限條件，故理論上由變形模量計(jì)算沉

2、降更準(zhǔn)確、基本不需修正，承載板的尺寸越接近基礎(chǔ)尺寸，計(jì)算的精度越高，如果由實(shí)體基礎(chǔ)沉降資料反算變形模量，來指導(dǎo)相鄰場地沉降計(jì)算會(huì)有很高的準(zhǔn)確性，故由變形模量計(jì)算沉降在理論上應(yīng)該比由壓縮模量計(jì)算更準(zhǔn)確、更符合實(shí)際。    2、試驗(yàn)方法的差異：    壓縮模量：由室內(nèi)壓縮（固結(jié)）試驗(yàn)測定，有試驗(yàn)成本低、可操作性強(qiáng)、便于分層大量取樣試驗(yàn)的特點(diǎn)。    變形模量：由現(xiàn)場載荷試驗(yàn)來測定，有成本高、周期長、試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)有限、特別是深層載荷試驗(yàn)費(fèi)用極高、深度有限、載荷板尺寸通常難以達(dá)到實(shí)體基礎(chǔ)

3、尺寸相當(dāng)?shù)膶挾燃?jí)別，因而變形模量的測定屬于高成本的測試。    結(jié)論：從上述兩試驗(yàn)測定方法的不同可見，壓縮模量的測定通常更容易、成本低廉、易于試驗(yàn)，是勘察報(bào)告必須完成的工作，故設(shè)計(jì)用壓縮模量計(jì)算沉降依據(jù)和數(shù)據(jù)更充分，這或許就是采用壓縮模量計(jì)算沉降的公式和經(jīng)驗(yàn)更多的原因；而變形模量的測定由于其高成本和高精度，更適合于大型、高荷載、大基礎(chǔ)的重要工程，對(duì)于中小工程項(xiàng)目（一般基礎(chǔ)荷載較小、基礎(chǔ)尺寸較?。?，采用高成本的載荷試驗(yàn)確定變形模量再計(jì)算沉降反而不適用（老板愿意花錢另當(dāng)別論）。    3、試驗(yàn)土類差異：壓縮模量：由于采

4、用土樣壓縮（固結(jié)）試驗(yàn)測定，對(duì)于不能采取原狀土的地層（如碎石土）和不能切環(huán)刀的巖土（如大部分巖石），顯然我們難以獲得壓縮模量。    變形模量：由于我們基本可以在任何基坑底面巖土層進(jìn)行載荷試驗(yàn)，故變形模量的測定幾乎適合任何巖土類別，對(duì)于不能獲取原狀土的地層他就有顯著的優(yōu)越性。    結(jié)論：如果不計(jì)較成本因素，變形模量法與壓縮模量法相比，可適用于任何巖土類別，而壓縮模量法一般僅適用于可以獲取原狀土的地層。    4、試驗(yàn)條件差異：    

5、壓縮模量：在勘察階段通過大量取樣來獲得，勘察報(bào)告在用壓縮模量來計(jì)算沉降時(shí)通常有充分的數(shù)據(jù)支持。    變形模量：現(xiàn)場載荷試驗(yàn)通常難以在勘察階段完成，載荷試驗(yàn)一般依據(jù)設(shè)計(jì)需要由設(shè)計(jì)人員提出在基坑開挖后在基底進(jìn)行，且數(shù)量有限（當(dāng)然對(duì)于重要工程和地層條件許可，也可在勘察階段進(jìn)行大量深層螺旋板載荷試驗(yàn)等來獲?。?，目前用其他非載荷試驗(yàn)間接（經(jīng)驗(yàn)）估算變形模量的方法仍顯經(jīng)驗(yàn)不足。    結(jié)論：上述差異決定了，大量工程（特殊工程除外）在勘察階段，甚至在建筑基坑開挖前我們不得不采用壓縮模量來計(jì)算沉降，當(dāng)基坑開挖后，對(duì)于重要工程，并

6、進(jìn)行了一定數(shù)量載荷試驗(yàn)之后，我們才真正基本具備用實(shí)測變形模量來計(jì)算沉降的條件，故本人認(rèn)為，在現(xiàn)階段我們要真正意義上實(shí)現(xiàn)用實(shí)測變形模量來準(zhǔn)確計(jì)算沉降，通常是難以實(shí)現(xiàn)的理論期望。    總結(jié)：采用壓縮模量還是變形模量來計(jì)算沉降哪種更合適？主要受三方面的因素制約：    1）地層適用性    2）工程重要性    3）經(jīng)濟(jì)合理性    離開上述三方面制約因素，去談大基礎(chǔ)還是小基礎(chǔ)、彈性理論還是塑性理論，

7、并沒有抓住問題的要害。    另外順便說一下：    1）變形模量與彈性模量有本質(zhì)區(qū)別；    2）不論是壓縮模量還是變形模量計(jì)算沉降，我們均建立在彈性理論的基礎(chǔ)上（均基于地基處于彈性變形階段，地基總應(yīng)力未超過其臨塑壓力）；    3）大量工程實(shí)例證明，大基礎(chǔ)反算的變形模量往往高出壓縮模量數(shù)倍甚至上十倍，與我們的理論推斷（變形模量應(yīng)小于壓縮模量）相左甚遠(yuǎn)，說明大基礎(chǔ)除受地層壓縮性制約外，地層的結(jié)構(gòu)性發(fā)揮了顯著作用，故大基礎(chǔ)更適合用變形模

8、量來計(jì)算沉降（用壓縮模量計(jì)算沉降量普遍偏大）。    個(gè)人看法，僅供參考。（二）、第二種1、用壓縮模量還是變形模量要看你的基礎(chǔ)形式及尺寸大小，無論是壓縮模量還是變形模量都是試驗(yàn)做出來的，沒有一個(gè)能真實(shí)反應(yīng)在基礎(chǔ)下的變形問題。如果是采用較大的基礎(chǔ)形式，如：筏板基礎(chǔ)，由于其面積較大，周圍的側(cè)壓幾乎可以忽略不計(jì)，應(yīng)該取壓縮模量，而對(duì)于較小尺寸的基礎(chǔ)，由于土體的側(cè)向位移對(duì)整個(gè)地基影響較大，應(yīng)該采用變形模量。（這不與前面所述相悖了嗎？） 2、承載力的大小跟模量的大小沒有一個(gè)固定的關(guān)系?？傮w上模量大，承載力大。3、變形模量與壓縮模量關(guān)系：E0ES，Eo、Es的關(guān)系跟

9、你的取樣有關(guān)系，由于取樣后的卸荷、運(yùn)輸中的震動(dòng)，都會(huì)造成壓縮模量的減小。而載荷試驗(yàn)由于不存在擾動(dòng)從而比較好的反應(yīng)了土的變形，因此會(huì)造成>的情況。 但由于荷載板的大小的跟基礎(chǔ)的大小存在差異，所以還是不能真實(shí)的反應(yīng)基礎(chǔ)下土體的變形特征?？傊?，土的變形是一個(gè)復(fù)雜的過程，不是能通過簡單的試驗(yàn)就能完全模擬的，我們所做的就是盡可能符合實(shí)際的模擬它的特性，這就需要一個(gè)工程師的經(jīng)驗(yàn)和平時(shí)的積累，不要指望計(jì)算值實(shí)際值。 一家之言，歡迎討論。（三）、第三種土的變形模量是通過現(xiàn)場載荷試驗(yàn)求得的壓縮性指標(biāo)，即在部分側(cè)限條件下，其應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽康谋戎?。能較真實(shí)地反映天然土層的變形特性

10、。其缺點(diǎn)是載荷試驗(yàn)設(shè)備笨重、歷時(shí)長和花錢多，且深層土的載荷試驗(yàn)在技術(shù)上極為困難，故常常需要根據(jù)壓縮模量的資料來估算土的變形模量。區(qū)別土的壓縮模量：在完全側(cè)限條件下，土的豎向附加應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽恐戎?，它可以通過室內(nèi)壓縮試驗(yàn)獲得。 土的彈性模量：土的彈性模量根據(jù)測定方法不同，可分為“靜彈?！焙汀皠?dòng)彈模”。靜彈模采用靜三軸儀測定。彈性模量為加卸載該曲線上應(yīng)力與應(yīng)變的比值。 動(dòng)彈模，可用室內(nèi)動(dòng)三軸儀測得，當(dāng)土樣固結(jié)后，分級(jí)施加動(dòng)應(yīng)力，進(jìn)行不排水的振動(dòng)試驗(yàn)，一般保持動(dòng)應(yīng)力幅值不變，振動(dòng)次數(shù)視工程實(shí)際條件而定可用雙曲線方程來描述，也稱切線彈模。 土的變形模量和壓縮模量，是判斷土的壓縮性和計(jì)算地基

11、壓縮變形量的重要指標(biāo)。由于兩者在壓縮時(shí)所受的側(cè)限條件不同，對(duì)同一種土在相同壓應(yīng)力作用下兩種模量的數(shù)值顯然相差很大。三種模量的試驗(yàn)方法不同，反映在應(yīng)力條件、變形條件上也不同。壓縮模量是在室內(nèi)有側(cè)限條件下的一維變形問題，變形模量則是在現(xiàn)場的三維空間問題；另外土體變形包括了可恢復(fù)的(彈性)變形和不可恢復(fù)的(塑性)變形兩部分。壓縮模量和變形模量是包括了殘余變形在內(nèi)的，與彈性模量有根本區(qū)別，而壓縮模量與變形模量的區(qū)別又在于是否有側(cè)限。在工程應(yīng)用上，我們應(yīng)根據(jù)具體問題采用不同的模量。公式為了建立變形模量和壓縮模量的關(guān)系，在地基設(shè)計(jì)中，常需測量土的側(cè)壓力系數(shù)和側(cè)膨脹系數(shù)。 側(cè)壓力系數(shù)：是指側(cè)向壓力x與豎向壓

12、力z之比值，即： x/z 土的側(cè)膨脹系數(shù)（泊松比）：是指在側(cè)向自由膨脹條件下受壓時(shí)，測向膨脹的應(yīng)變x與豎向壓縮的應(yīng)變z之比值，即 x/z 根據(jù)材料力學(xué)廣義胡克定律推導(dǎo)求得和的相互關(guān)系， /(1)或/（1） 土的側(cè)壓力系數(shù)可由專門儀器測得，但側(cè)膨脹系數(shù)不易直接測定，可根據(jù)土的側(cè)壓力系數(shù)，按上式求得。 在土的壓密變形階段，假定土為彈性材料，則可根據(jù)材料力學(xué)理論，推導(dǎo)出變形模量E0和壓縮模量Es之間的關(guān)系。 令 1-22/(1-)則EoEs 當(dāng)00.5時(shí)，10，即Eo/Es的比值在01之間變化，即一般Eo小于Es。但很多情況下Eo/Es 都大于1。其原因?yàn)椋阂环矫媸峭敛皇钦嬲膹椥泽w，并具有結(jié)構(gòu)性；

13、另一方面就是土的結(jié)構(gòu)影響；三是兩種試驗(yàn)的要求不同。 、的理論換算值土的種類 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 粉質(zhì)粘土 0.250.35 0.830.62 粘土 0.250.40 0.830.47 注：E0與Es之間的關(guān)系是理論關(guān)系，實(shí)際上，由于各種因素的影響，E0值可能是Es值的幾倍彈性模量E，變形模量Eo，壓縮模量Es關(guān)系再討論 首先統(tǒng)一符號(hào)。彈性模量E，變形模量Eo，壓縮模量Es高大釗   土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)(第三版)提到了壓縮模量和變形模量的關(guān)系，但是此關(guān)系是建立在彈性階段的，

14、而土體并非理想的彈性體，所以此公式只能根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)參考。錢家歡的土力學(xué)也表到了相同觀點(diǎn)，只是符號(hào)有些不同。而在鄭穎人等編的巖土塑性力學(xué)原理2中，將上兩位作者公式中表述的變形模量表述為彈性模量，寫到這，我想說的是，幾位大師說的都應(yīng)該沒錯(cuò)，因?yàn)镋Es（1-22/(1-)） 這個(gè)公式是建立在彈性階段的，我們是否可以認(rèn)為，在彈性階段，彈性模量E=變形模量Eo。彈模=三軸試驗(yàn)下，彈性變形階段的比值；變形模量無側(cè)限條件下，土體變形，包含了彈性變形和塑性變形。=結(jié)論：1、變形模量的定義在表達(dá)式上和彈性模量是一樣的E=/，對(duì)于變形模量的包括彈性應(yīng)變e和塑性應(yīng)變p，對(duì)于彈性模量而言，就是指e。在彈性階段，E=EoEs（1-22/(1-)）。2、土的實(shí)際的彈性模量因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)性以及各向異性的原因要大于壓縮模量，有經(jīng)驗(yàn)說是 E=（25）·Es（未考證出處，知道的請(qǐng)告知）。3、根據(jù)各個(gè)參數(shù)試驗(yàn)手段不同，在土體模擬分析時(shí)，一維壓縮問題，推薦用Es；如果是三維變形問題，推薦用Eo；如果是彈性變形或者初始