关于压缩模量公式的探讨
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第32卷第3期 Vol. 32No. 3山西建筑 2006年2月Feb. 2006SHANXI ARCHITECTURE
・岩土工程・地基基础・
文章编号:100926825(2006) 0320086202
关于压缩模量公式的探讨
何世秀 史 萍 王绪民
摘 要:根据压缩模量和压缩系数的定义, 对土的压缩模量进行了研究, 推导出了压缩模量的公式, 方便在试验中应用,
根据各种固结土的e —lg p 曲线推导出正常固结土和超固结土的压缩模量公式。关键词:压缩模量, 压缩系数, 固结, 附加应力, 孔隙比中图分类号:TU411. 5文献标识码:A
引言
土的压缩模量是评价土的压缩性和计算地基变形的重要指
标, 是进行地基和建筑物沉降计算时需要确定的一个主要土性参数。在工程中, 通常是通过侧限条件下固结试验中的各项参数来直接计算的, 事实上, 地基土的特性是极其复杂的, 其压缩模量是随荷载不断变化的, 如何正确估算是计算沉降的关键。然而, 在实际工作中计算压缩模量时, 各工程部门的工作者未采用统一标准, 导致计算出来的压缩模量相差很大。如:有些人仍然沿用了一些老标准中的计算公式:
(E s =
a
1 压缩模量公式的推导过程
[4,5]
压缩模量E s 的原始定义为:压缩模量是竖向附加应力和相
应的应变增量之比; 压缩系数a 的定义为:应力增量对应的孔隙比变化。
现假设某土样的初始高度为H 0, 初始孔隙比为e 0, 在某级压力P i 下的单位沉降量为S i , εi , 孔隙比为e i , 高度为H i , 则:
H H (7) =
H 0
i +1=
H H 0
=
H 0
(8)
而现行国际土工试验方法标准中2算公式为:
-(2) s 1-S i 上述两式被某些人误认为是相同的, 有时用(1) 式有时用(2) 式来计算压缩模量, 而在文献[1]中, 已分析出两式的不同之处, 因此用两式计算出来的结果必定不同。
在不同版本的《土工试验规程》中, 压缩模量的公式也不相同。如在SDS 01279土工试验规程中压缩模量的公式为:
(3) E s =
1000(4) m v ==
E s 1+e 1
在SD 128281土工试验规程中压缩模量的公式为:
E s =
S i +1-S i
m v =
当土样横截面面积不变时:
==,
1+e i -11+e i 1+e i +1
又:
Δ=,
1+e i +11+e i +1
H i =
H 。
1+e i -1i -1
H
1+e i -1i -1
得:
ΔH i +1=(9)
由压缩模量的定义得:
E s =
σ=。λεz i +1-εi
(8) 式代入上式得:将(7) 式、
ΔP P P E s ==H 。
ΔH i +10
-H 0
H 0
(5) (6)
E s
=
1+e 1
在文献[2]与文献[3]中, 分别推导出公式(3) 和公式(4) 之间、公式(5) 和公式(6) 之间、公式(4) 和公式(5) 之间对压缩模量的定义是有矛盾的; 高大钊也在文献[3]中指出(4) 式不符合土力学的压缩定律, 与固结试验得到的非线性e —p 曲线的客观现象不符。
下面根据压缩模量E s 与压缩系数a 的定义, 推导压缩模量E s 的正确表达式。
收稿日期:2005208210
将(9) 式代入上式得:
ΔP ΔP () E s =H 0=
Δe i 1+e i -1。H
1+e i -10由压缩系数的定义得:
a =tg α=
则:
将(10) 式代入上式得:
Δp 。
Δe =a Δp
a i
(10)
E si =
。
作者简介:何世秀(19422) , 女, 教授, 湖北工业大学土木工程学院, 湖北武汉 430068
史 萍(19812) , 女, 湖北工业大学土木工程学院硕士研究生, 湖北武汉 430068王绪民(19722) , 男, 讲师, 湖北工业大学土木工程学院, 湖北武汉 430068
第32卷第3期 山
2006年2月文章编号:100926825(2006) 0320087202
SHANXI ARCHITECTURE
西建
32No. 3筑 Vol.
Feb. 2006
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土工试验中的一些问题
孙 犁
摘 要:从实验教学的实践出发, 就含水率、液塑限和击实三个土工试验, 分析了不同试验因素对试验结果的影响, 并针
对存在问题提出一些看法, 以使土的物理及力学性能指标的准确程度提高。关键词:土工试验, 含水率试验, 击实试验, 液塑限试验中图分类号:TU411文献标识码:A
土的物理性质指标和力学性能指标反映土的工程性质和特
征, 它们具有重要的实用价值。土木工程中的地基基础设计、地基加固和处理以及为保障建筑物、结构物的安全等, 都需要对现场土质进行测试, 以掌握工程土的物理性质和力学性质。土工试验为此提供了有效的测试手段。而测试结果的准确程度与否直接影响着工程质量和使用安全。下面通过日常教学实验课程发现现行的土工试验在实际操作过程中存在一些应考虑的问题, 应
不断改进和完善测试手段, 为工程设计及施工提供可靠的依据, 从以上推导得出, 公式中的各个参数均可在压缩试验的应力历史中找到依据。当做常规固结试验测定压缩模量时, 得到施加前一级压力稳定后的土样孔隙比, 数, 即可算得某级荷重范围内的压缩模量。
并通过实验教学逐步使学生养成精益求精的科学工作态度。
1 试验依据
目前在土木工程中, 现行土工试验的主要依据有1999年水利部颁布的中华人民共和国行业标准SL 23721999土工试验规程(南京水利科学研究院主编) 和1999年国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部联合颁布的中华人民共和国国家标准G B/T 5012321999土工试验方法标准《规程》和《标准》。在土工试验的实践教学中发现和《标准》中一些试验
E s 。-d lg p
100) p/c c 。
2 侧限压缩模量:
E s =
100
-c c lg
) P/c c 。p c
a
=-(1+e )
-(1+e ) =。d e d lg p d e -d lg p
3 结语
1) 由压缩模量和压缩系数的定义, 结合土样在附加应力作用
2. 1 正常固结土
正常固结土的e —lg p 曲线见图1, 由图1可得:
E s =ln10=2. 3。
d c c
d lg p
2. 2 超固结土
超固结土的e —lg p 曲线见图2。
下的状态, 推导出压缩模量的公式, 此公式中的各项参数均可从
正常固结试验中获得。
2) 由各种固结土的e —lg p 曲线推导出正常固结土和超固结土的压缩模量公式, 但是否在工程实践中方便、合理地应用还有待进一步探讨。参考文献:[1]安 民. 固结试验中常见的两种错误[J].建厂科技交流,1999
(2) :17221.
[2]徐树人. 关于压缩模量的计算公式[J].大坝观测与土工测试, 1996(3) :48249. [3]高大钊. 关于《土工试验方法标准》中压缩模量公式的讨论[J].地基处理,2000(3) :1042105. [4]华南理工大学. 地基及基础[M ].北京:中国建筑工业出版社, 1991. 64266.
[5]龚晓南. 高等土力学[M ].杭州:浙江大学出版社,1996. 97299.
同理可得超固结土的压缩模量公式为:
Discussion on modulus of compression formula
HE Shi 2xiu SHI Ping WANG X u 2min
Abstract :According to conception of modulus of compression and compression coefficient , it researches modulus of compression of soil , deduces its formula , which can be applied in experiment , and deduces modulus of compression formula of common consolidated soil and super consoli 2dated soil according to elgp curve of every consolidated soil.
K ey w ords :modulus of compression , compression coefficient , consolidate , additive stress , porosity ratio
收稿日期:2005208226
作者简介:孙 犁(19612) , 男, 副教授, 洛阳工业高等专科学校建筑工程系, 河南洛阳 471003