壓縮模量與變形模量有啥區(qū)別?
1、定義的區(qū)別
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)變增量之比值,它可以通過室內(nèi)壓縮試驗得到。
變形模量:是通過現(xiàn)場載荷試驗求得的壓縮性指標(biāo),即在部分側(cè)限條件下,其應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變增量的比值。
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,與實際地基的部分側(cè)限條件不一致,故沉降計算必須進(jìn)行大誤差修正(通常修正系數(shù)可達(dá)0.25~2.0);而變形模量是現(xiàn)場原位測試指標(biāo)(載荷試驗計算指標(biāo)),較好的模擬了實際地層側(cè)限條件,故理論上由變形模量計算沉降更準(zhǔn)確、基本不需修正,承載板的尺寸越接近基礎(chǔ)尺寸,計算的精度越高,如果由實體基礎(chǔ)沉降資料反算變形模量,來指導(dǎo)相鄰場地沉降計算會有很高的準(zhǔn)確性,故由變形模量計算沉降在理論上應(yīng)該比由壓縮模量計算更準(zhǔn)確、更符合實際。
2、試驗方法的差異:
壓縮模量:由室內(nèi)壓縮(固結(jié))試驗測定,有試驗成本低、可操作性強、便于分層大量取樣試驗的特點。
變形模量:由現(xiàn)場載荷試驗來測定,有成本高、周期長、試驗點數(shù)有限、特別是深層載荷試驗費用極高、深度有限、載荷板尺寸通常難以達(dá)到實體基礎(chǔ)尺寸相當(dāng)?shù)膶挾燃墑e,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,是勘察報告必須完成的工作,故設(shè)計用壓縮模量計算沉降依據(jù)和數(shù)據(jù)更充分,這或許就是采用壓縮模量計算沉降的公式和經(jīng)驗更多的原因;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,對于中小工程項目(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確定變形模量再計算沉降反而不適用(老板愿意花錢另當(dāng)別論)。
3、試驗土類差異:
壓縮模量:由于采用土樣壓縮(固結(jié))試驗測定,對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),顯然我們難以得到壓縮模量。
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,故變形模量的測定幾乎適合任何巖土類別,對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、試驗條件差異:
壓縮模量:在勘察階段通過大量取樣來得到,勘察報告在用壓縮模量來計算沉降時通常有充分的數(shù)據(jù)支持。
變形模量:現(xiàn)場載荷試驗通常難以在勘察階段完成,載荷試驗一般依據(jù)設(shè)計需要由設(shè)計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等來獲?。?,目前用其他非載荷試驗間接(經(jīng)驗)估算變形模量的方法仍顯經(jīng)驗不足。
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算沉降,當(dāng)基坑開挖后,對于重要工程,并進(jìn)行了一定數(shù)量載荷試驗之后,我們才真正基本具備用實測變形模量來計算沉降的條件,故本人認(rèn)為,在現(xiàn)階段我們要真正意義上實現(xiàn)用實測變形模量來準(zhǔn)確計算沉降,通常是難以實現(xiàn)的理論期望。
總結(jié):采用壓縮模量還是變形模量來計算沉降哪種更合適?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,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)更適合用變形模量來計算沉降(用壓縮模量計算沉降量普遍偏大)。
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