变形模量 _生活百科

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变形模量【变形模量】变形模量是通过现场载荷试验求得的压缩性指标，即在部分侧限条件下，其应力增量与相应的应变增量的比值。能较真实地反映天然土层的变形特性。其缺点是载荷试验设备笨重、历时长和花钱多，且深层土的载荷试验在技术上极为困难，故常常需要根据压缩模量的资料来估算土的变形模量。
基本介绍中文名：变形模量
外文名：modulus of deformation
公式：ξ=δx/δz
需要：根据压缩模量的资料
换算值：碎石土 0.15～0.20 0.95～0.90
操作规程：放置荷载板和变形
概念区别土的压缩模量：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” 。静弹模採用静三轴仪测定。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。在工程套用上，我们应根据具体问题採用不同的模量。公式为了建立变形模量和压缩模量的关係，在地基设计中，常需测量土的侧压力係数ξ和侧膨胀係数μ 。侧压力係数ξ：是指侧向压力δx与竖向压力δz之比值，即：ξ=δx/δz土的侧膨胀係数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的相互关係， ξ=μ/(1－μ)或μ=ε/(1+ε)土的侧压力係数可由专门仪器测得，但侧膨胀係数不易直接测定，可根据土的侧压力係数，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之间的关係。令β= 1-2μ2/(1-μ) ，则E0=βEs当μ=0～0.5时， β=1～0 ，即E0/Es的比值在0～1之间变化，即一般E0小于Es 。但很多情况下E0/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。换算值不同种类土的种类 μ和β值：碎石土 0.15～0.20 ， 0.95～0.90；砂土 0.20～0.25 ， 0.90～0.83；粉土 0.23～0.31 ， 0.86～0.72；粉质粘土0.25～0.35 ， 0.83～0.62；粘土 0.25～0.40 ， 0.83～0.47 。注：E0与Es之间的关係是理论关係，实际上，由于各种因素的影响， E0值可能是βEs值的几倍。所以要注重实践的学习，理论联繫实际。操作规程1、放置荷载板和变形支架。2、连线荷载和位移感测器。蓝色插头为荷载感测器，插入蓝色插孔；黄色插头为位移感测器插入黄色插孔。3、按Start（开始）键打开机器。此时显示时间和电量。4、按Start（开始）键进入试验模式。显示（设备检查），调整位移感测器到零位。此时，如果感测器连线有误将出现错误提示。5、荷载复位。按Start（开始）键提示预加荷载30s ，并出现计时。用千斤顶预加0.01Mpa保持30s 。6、按Start（开始）键后施加第一级荷载0.08Mpa ，保持60s或120s 。7、按Start（开始）键，根据表中数据施加其他荷载。8、全部加荷卸荷再加荷结束“Print（列印）”键结束试验，此时数据已被保存在数据卡上。9、再按“Print（列印）”键可在现场列印试验结果。10、按“Aux Off”键关机。取值及套用在分析岩体变形特性时，岩体变形模量是一个非常重要的参数，一般要通过现场试验来确定。但利用现场试验直接确定岩体的变形模量时，存在时间长、代价高以及试验结果可靠性差等问题。为解决这一问题，许多岩石力学专家提出了在岩体质量分级的基础上，运用经验公式估算岩体变形模量的方法。如套用岩体质量指标 RMR和 Q值等计算岩体的变形模量。这些经验公式与野外试验数据拟合较好，但运用经验公式计算的整体块状岩体变形模量值都较低。为此， E. Hoek等在多年研究岩体经验强度準则的基础上，利用地质强度指标GSI(geological strength index)来计算岩体的变形模量。并经过多次修正于 2006 年在大量现场试验数据分析的基础上，建立了岩体变形模量与 GSI 之间的一种新关係。