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1、62全国中文核心期刊路基工程2006年第6期(总第129期)*对土压缩模量定义及相关问题的探讨范孟华张慧(河南大学土木建筑学院河南开封475001)摘要笔者认为应将压缩模量Es和变形模量E0的定义修改为:压缩模量Es为土在完全侧限的条件下竖向应力增量与相应的竖向应变增量的比值;变形模量E0是在无侧限条件下兼有弹性和非弹性性状岩土体在受力过程中应力增量与相应应变增量的比值。压缩模量Es定义修改22后,关系式E0=1-Es还是成立的。压缩模量Es与压缩系数a之间
2、的关系式应为:Es=1-1+e01+e11+e0,而不是Es=。将压缩模量Es与压缩系数a之间的关系式修改为Es=后,计算aaa地基沉降的分层总和法和《建筑地基基础设计规范》提供的地基沉降计算方法还是成立的。关键词压缩模量变形模量压缩系数系数a的传统定义不一致。1关于压缩模量定义的讨论11定义情况压缩模量Es是衡量土的压缩性高低的一个重要指标,也是用来计算地基沉降的一个重要参数,在《岩土工程基本术语标准》GB/T50279-98第4.2.56条是这样规定的:土在侧限条件受压时,竖向有效压力与竖
3、向应变的比值。为了分析方便,以下将上述定义称为定义1;而在文献[1]~[5]中是这样定义的:土在完全侧限的条件下竖向应力增量与相应的竖向应变增量的比值,(2)当土是理想的弹性体时(应力应变关系以下将此定义称为定义2。在文献[1]~[4]中为一通过原点的直线),二者的斜率是一致的。但在推导压缩模量Es与变形模量E0的关系时,引用实际的土体并不是理想的弹性体,故此法也行了定义1和广义虎克定律,由此得出了关系式E0不通。2212讨论=1-Es,其中为泊松比;而在推导压缩1-(1)鉴于目前计算地基沉降的分层总
4、和法和模量Es与压缩系数a的关系时,则引用了定义2,《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002提供的1+e1由此得出了关系式Es=,而由定义1是推导地基沉降计算方法在推导时均引用了关系式Es=a1+e1不出此关系式的。,笔者倾向于选择定义2,即:压缩模量为土a由图1知,按定义1,则压缩模量Es应为直在完全侧限的条件下竖向应力增量与相应的竖向应线OA的斜率;按定义2,则压缩模量Es应为直线变增量的比值。可能有人会问:竖向应力增量与相BA的斜率,而二者的斜率一般是不相等的,只有应的竖向应变增量的起始点选择在哪儿呢
5、?是不是在下述情况,二者是一致的。以自重应力为起点呢?笔者认为没有必要作硬性规(1)将定义2中竖向应力增量与相应的竖向定,因为在计算地基沉降时,土层的初始应力差别应变增量的起始点选定在O点(原点),即点B和很大,不一定是自重应力,压缩模量Es应按实际点O重合时,二者的割线斜率相等。的应力范围取值。但是,若将定义2中竖向应力增量与相应的竖(2)关于变形模量E0的定义也应作同样修向应变增量的起始点选定在应力、应变均为零的O改。在《岩土工程基本术语标准》GB/T50279-98点,由图2知,此时压缩系数a的定义将成为直
6、线第4.4.37条关于变形模量E0的定义是这样规定DM2的斜率,而不是割线M1M2的斜率,这与压缩的:兼有弹性和非弹性性状岩土体在受力过程中应力与相应应变的比值。笔者认为应修改为:变*河南大学自然科学基础研究项目(XK02089)。范孟华,男,讲师。形模量E0是在无侧限条件下兼有弹性和非弹性性范孟华等:对土压缩模量定义及相关问题的探讨63状岩土体在受力过程中应力增量与相应应变增量的是反应应变的变化。因为H0是土体处于自重应力比值。作用下原始高度,其应变为零,孔隙比为初始孔隙(3)压缩模量Es采用定义2后,
7、关系式E0=比,而式(3)推导时把非自重应力状态下的土样22高度H1作为初始高度计算,这就是式(3)和式1-Es依然成立。1-[6](6)的差别所在。根据广义虎克定律,在三向受力情况下土体的通过上述分析推导,压缩模量的正确表达式应变关系可以推导得出,本文从简。1+e0为:Es=a2关于压缩模量Es与压缩系数a的关系的讨论式中e0土体的初始孔隙比,e0=1+e1(1+w)Gsw在文献[1]~[4]中有Es=,在文献-1a01+e023两个公式的讨论[7]中有Es=,到底哪个对呢?笔者认为后a如
8、前所述,文献[1]~[4]在推导计算地基者是对的。那么前者为什么不对呢?沉降的分层总和法和《建筑地基基础设计规范》1+e1提供的地基沉降计算方法时都引用了关系式Es=21Es=推导a1+e11+e1a,通过上述分析推导,得到了压缩模量的正Es=的推导过程以文献[3]为代表。a1+e0在侧限条件下,土样不允许有侧向膨胀,根据确表达式应为:Es=a。据此,分层总和法和土粒
