【doc】浅议地基计算中土的压缩模量与变形模量

【doc】浅议地基计算中土的压缩模量与变形模量 浅议地基计算中土的压缩模量与变形模量 OnModulusSelocUoninFoundationCalculation 浅议地基计算中土的压缩模量与变形模量 口卢玉南一LuYu'nan 【摘要】介绍土的压缩模量与变形模量的定义,分析压缩模量与变形模量的关系,提出地基 计算中的建议,以供借鉴. 【关键词】压缩模量;变形模量;地基计算 【文章编号】1672—7045(2012)01—0081—03【中图分类号】TU470".3【文献标识码】A Abstract:Thispapermakesproposalsformodulusselectioninfoundation calculation,togetherwithdefinitionofandrelationsbetweencompression moduIUSanddeformationmoduIUS. h】『1I埘1I.:compressionmodulus;deformationmodulus;foundationcalculation 1压缩模量和变形模量的定义 压缩模量E和变形模量E是对 土的变形能力的不同 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达,是地基计 算中两个的重要指标.压缩模量也叫 侧限压缩模量,是土在完全侧限条件 下竖向附加应力与相应竖向应变的比 值;变形模量是在现场原位测得的, 是无侧限条件下应力与应变的比值, 可以比较准确地反映土在天然状态下 的压缩性,这也是为什么砂土要用变 形模量指标的缘故.压缩模量和变形 模量之间可以互相换算,两者问是倍 数的关系,土越坚硬倍数越大,软土 则两者比较接近. 压缩模量和变形模量均为应力与 总应变的比值.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. 2压缩模量和变形模量的关系 一 般情况下,土的压缩模量大 于变形模量.变形模量的表达式为 E=/,对于变形模量,s是指应 变,包括弹性应变Ee和塑性应变压 缩模量指的是有侧限的,通过固结试验 可以测定.如果土体是理想弹性体,那 么Es[1—2/(1一)]=o. 在土体模拟分析时,如果是一 维压缩问题,选用;如果是变形问 题,一般用E如果是瞬时变形或弹 性变形则用.土的变形模量和压缩模 >工程技术 20121IcmEsANOTowco玎RucrIO…,Gu舢?81 理论+科技IIIITHEORIES&TECHNOLOGIES 量是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要 指标. 为了建立变形模量和压缩模量的关系,在地基 计算中,常需测量土的侧压力系数和侧膨胀系数 0 侧压力系数f,是指侧向压力6与竖向压力 6之比值,即: 6x/6z 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6与竖向压缩 的应变6之比值,即: 肛=6x/6z 根据材料力学广义胡克定律,推导求得和 的相互关系: =/(1一Ia,)或=8/(1+8) 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,应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E.和压缩模 量E之间的关系. 令p=1-2./(1一),贝0Eo=Es. 当=0,0.5时,JB=0,1,即Eo/Es的比值在 0,12_间变化.一般Eo<Es,但很多情况下Eo/Es 都大于1.其原因一是土不是真正的弹性体,并具 有结构性;二是土的结构影响;三是两种试验的要 求不同. 表1,p的理论换算值 土的种类口 碎石土0.15,O.2O0_95,0.9O 砂土O20,0.25O.9O,O.83 粉土0230.3lO.86,O.72 粉质黏土0.25,0350.83,O62 黏土O.25—0.400.83,047 注:E.与E之间的关系是理论关系.实际上, 由于各种因素的影响,.值可能是JBE值的几倍. 一 般情况下,土愈坚硬则倍数愈大,而软土的E.值 与JBE值比较接近. 鬻.r,广西城镇建设?? l,_,0nstruction趟 ?I氛 岩土工程勘察 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中,一般给出的是土的 压缩模量E与变形模量E..按现行有关 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的规 定,在地基变形验算中要用压缩模量E,因E是 通过现场取原状土进行试验的,这对于黏性土来 说很容易做到.但对于一些砂土和砾石土等黏聚 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E..所以在岩土工程勘察报告中,对于 砂土的砾石土一般都仅给出E.,即使给出E,也是 根据E.换算来的,而不是试验直接得出的.理论 上E和.有一定的关系,但根据该关系换算误差较 大,所以两者关系一般都根据地区经验进行换算. 3变形模量的原位测定 地基变形模量可通过原位载荷试验测定.载 荷试验可在深度不大的试坑内进行,其装置主要包 括: 加荷稳定装置:承压板,立柱,加荷千斤顶及 稳压器; 反力装置:地锚系统或堆重系统等; 观测装置:百分表及固定支架等. 试验时,荷载是逐级施加的,并按时观测土的 变形量,直至变形相对稳定为止.载荷试验所施加 的总荷载,应尽量接近预估地基的极限荷载. 根据载荷试验结果,可以绘制压力P与变形量s 的关系曲线,变形量S与时问T的关系曲线.P—s曲 线的开始部分往往接近于直线,与直线段终点1对 应的荷载P称为地基的比例界限荷载或地基的临塑 荷载,一般地基承载力设计值取接近于或稍超过此 比例界限值;与拐点2对应的荷载P为极限荷载, 相当于地基整体滑移破坏时的承载力.由于通常地 基的变形处于直线变形阶段,因而可以利用弹性力 学公式,来反求地基土的变形模量,其 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 如 下: =m(1一.) 01 式中,m——沉降系数,对刚性承压板应取m= O.88(方形压板)或0.79(圆形压板); b——承压板的边长或直径; s——与所取定的比例界限P相对应的沉降. 载荷试验的优点是更符合现场的实际变形条 件;缺点是历时较长,费用较多. 4地基计算中的建议 在黏性土中计算沉降时,对于采用压缩模量还 是变形模量,笔者认为: (1)用压缩模量还是变形模量,要看基础形 式及尺寸大小,无论是压缩模量还是变形模量都是 试验得出的,没有一个能真实反应在基础下的变形 问题.如果是采用较大的基础形式,如筏板基础, 由于其面积较大,周围的侧压几乎可以忽略不计, 应该取压缩模量;而对于较小尺寸的基础,由于土 体的侧向位移对整个地基影响较大,应该采用变形 模量. (2)承载力的大小跟模量的大小没有一个固 定的关系.总体上模量大,承载力也大. (3)变形模量与压缩模量关系:E.=卢Es, 1,,的关系跟取样有关系,由于取样后 的卸荷,运输中的震动,都会造成压缩模量的减 小.而载荷试验由于不存在扰动,从而较好地反应 了土的变形,因此会造成卢>1的情况.由于荷载 板的大小与基础的大小存在差异,所以还是不能真 实反应基础下土体的变形特征. 5结语 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.两个模量的 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.同时,土的变形是一个 复杂的过程,不是能通过简单的试验就能完全模拟 的,我们所做的就是尽可能符合实际的模拟它的特 性,这就需要一个工程师的经验和平时的积累,不 要指望计算值等于实际值. 【参考文献】 [1]方钱宝,马建林,喻渝,等.大断面黄土隧道围岩弹性 抗力系数,变形模量与压缩模量试验研究[J].岩石力学 与工程,2009(A02):3932—3937. [2]郭印同,杨春和.硬石膏常规三轴压缩下强度和变形特 性的试验研究[J].岩土力学,2010(6):1776—1780. [3]张维秀,姜洪波,张维军,等.试论基础设计中的压缩 模量与变形模量[J].石油化工设计,2008(4):4—5. 【作者简介】 卢玉南.教授级高级工程师,国家注册土木工程师(岩 土),监理工程师,咨询工程师(投资)和一级建造师, 广西华蓝岩土工程有限公司总经理,广西科技进步奖评审 专家,从事本专业工作23年. 【收稿日期】2011—12—02 >工程技术