压缩模量与变形模量的换算体会

压缩模量与变形模量

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。

公式

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ξ和侧膨胀系数μ。

侧压力系数ξ：是指侧向压力δx与竖向压力δz之比值，即：

ξ＝δx/δz

土的侧膨胀系数μ（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εx与竖向压缩的应变εz之比值，即

μ＝εx/εz

根据材料力学广义胡克定律推导求得ξ和μ的相互关系，

ξ＝μ/(1－μ)或μ＝ε/（1＋ε）

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β＝ 1-2μ^2/(1-μ)则Eo ＝βEs

当μ＝0～0.5时，β＝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。

μ、β的理论换算值

土的种类和状态

k 0 μ β 碎石土 0.18~0.25 0.15～0.20 0.95～0.90 砂土 0.25~0.33 0.20～0.25 0.90～0.83 粉土 0.33 0.25 0.83 硬塑状态

0.33 0.25 0.83 可塑状态 0.43 0.30 0.74 粉质粘土

软塑及流塑状态 0.53 0.35 0.62 硬塑状态

0.33 0.25 0.83 可塑状态 0.53 0.35 0.62 粘土

软塑及流塑状态

0.72

0.42

0.39

注：E 0与E s 之间的关系是理论关系，实际上，由于各种因素的影响，E 0值可能是βE s 值的几倍

1、你的问题是：根据理论分析，Es ≥E 。；但实际上可能是压缩模量比变形模量小一些。

2、变形模量与压缩模量之间的理论关系和经验关系有很大的差别。产生差别的原因在于土的结构性，结构性越强的土，差别越大。老粘性土和红粘土的结构性很强，其 E 0 / E s 的经验平均值都大于2；新近沉积粘性土和塑性指数小于

10的粉土的结构性较弱，其平均值在1左右；而冲填土因年代最新，几无结构性，其比值小于1，与理论关系最为符合，这说明在几无结构性影响的条件下，压缩模量确实大于变形模量，与理论推导的结果一致。为什么结构性越强的土，压缩模量反而越小于变形模量呢？这是因为在钻探取土的过程中扰动了土的结构，在试验切土时又近一步扰动土的结构，致使室内压缩试验的结果不能反映原状土的压缩特性。