混凝土的变形模量

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　工程地质学报　１００４—９６６５／２０１　１／１９（５）一０６４２—０６　

地　下洞室岩　体变形模量的尺寸效应研究木　

张占荣　

（中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉４３００６３）　

摘要变形参数是岩体工程变形计算、稳定性评价的前提，岩体变形参数的合理取值一直是岩土工程界关注的热点和难点　

之一。由于岩体力学参数存在随研究尺度不同而变化的特性，被称之为岩体力学参数的尺寸效应，因此由室内试验获取的岩　石力学参数，甚至现场试验获取的岩体力学参数，均代表不了岩体工程尺度实际的力学特性，不能直接用于工程实际。为获　取能够直接应用于工程实际的岩体力学参数，有必要对岩体力学参数随尺度的变化规律及产生机理展开系统研究。本文结　合工程实例，通过多尺度方法研究了裂隙岩体变形参数的尺寸效应，采用室内试验、现场承压板试验、波速测试、数值模拟、位　

移反演分析等不同尺度的研究方法，获取了不同尺度的岩体力学参数。研究表明随着岩体尺寸的增加，岩体变形模量呈明显　的降低趋势，由回归分析得到了岩体变形参数与尺度之间的拟合关系式，当岩体尺寸大于３０ｍ后，岩体变形模量减小的趋势　逐渐趋于稳定，由此确定了该工程岩体宏观变形模量及ＲＥＶ尺度。在此基础上，对裂隙岩体变形模量尺寸效应的产生机理进　

行探讨，表明岩体变形参数尺寸效应的产生机理主要是由于不同尺度岩体所涵盖的裂隙尺度不同所造成，节理岩体的ＲＥＶ尺　度约为典型结构面迹长的３倍左右。基于多种试验方法成果与数理统计方法相结合研究岩体变形参数的尺寸效应是一种新　的尝试，为该工程岩体力学参数的合理取值提供了依据，并可为类似工程提供有益借鉴。　关键词　岩体力学参数变形模量　尺寸效应　多尺度方法统计分析　中图分类号：ＴＵ４５２　文献标识码：Ａ　

ＳＩＺＥ　ＥＦＦＥＣＴ　Ｔｏ　ＲｏＣＫ　ＭＡＳＳ　ＤＥＦｏＲＭＡＴＩｏＮ　ＭｏＤＵＬＵＳ　ＦｏＲ　ＵＮＤＥＲ．　

变形模量的定义在表达式上和弹性模量是一样的E=σ/ε，对于变形模量ε是指应变，包括弹性应变εe和塑性应变εp，对于弹性模量而言，ε就是指εe(计算变形模量时，应变ε包括了弹性应变和塑性应变)。

岩土的弹性模量要远大于压缩模量和变形模量，而压缩模量又大于变形模量。弹性模量>压缩模量>变形模量。

弹性模量也叫杨氏模量（岩土体在弹性限度内应力与应变的比值）压缩模量是有侧限的，杨氏模量是无侧限的。同样的土体，同样的荷载，有侧限的土体应变小，所以压缩模量更大才对。这只是弹性理论上的关系，对土体这种自然物不一定适用。土体计算中所用的称为“弹性模量”不一定是在弹性限度

内。E——弹性模量；Es——压缩模量；Eo——变形模量。

弹性模量＝应力/弹性应变，它主要用于计算瞬时沉降。

压缩模量和变形模量均＝应力/总应变。压缩模量是通过现场取原状土进行实验室有侧限压缩实验得出的，而变形模量则是通过现场的原位载荷试验得出的，它是无侧限的。弹性模量要远大于压缩模量和变形模量，而压缩模量又大于变形模量。地堪报告中，一般给出的是土的压缩模量Es与变形模量Eo，而一般不会给出弹性模量E。

数值模拟中一般用Eo，E（50），达到峰值应力（应变）50％时的割线模量。

Es（勘查报告中提供），有侧限，E＝2.0～5.0Es（看别人这么弄的）。具体请查阅资料。

Eo应该是变形模量,E是弹性模量,Es是压缩模量,弹性模量与压缩模量应该有上百倍的关系吧,不应该只有五倍,一般e =3~5 Es ；根据结果调整参数；问题是地质报告上只会提供压缩模量；

工程上，土的弹性模量就是指变形模量，因为土发生弹性变形的时间非常短，变形模量与压缩模量是一个量级，但是由于土体的泊松比小于0.5，所以土的变形模量（弹性模量）总是小于压缩模量的。在钱家欢主编的《土力学》P86中有公式：E = Es(1-2v^2/(1-v)) Es为变形模量，E为变形模量（弹性模量）。

压缩模量与变形模量的区别（一）、第一种

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。

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。

结论：从上述定义来看，由于压缩模量附带了完全侧限条件，与实际地基的部分侧限条件不一致，故沉降计算必须进行大误差修正（通常修正系数可达0.25～2.0）；而变形模量

是现场原位测试指标（载荷试验计算指标），较好的模拟了实际地层侧限条件，故理论上由

变形模量计算沉降更准确、基本不需修正，承载板的尺寸越接近基础尺寸，计算的精度越高，

如果由实体基础沉降资料反算变形模量，来指导相邻场地沉降计算会有很高的准确性，故由

变形模量计算沉降在理论上应该比由压缩模量计算更准确、更符合实际。 2、试验方法的

差异：

压缩模量：由室内压缩（固结）试验测定，有试验成本低、可操作性强、便于分层大量取样试验的特点。

变形模量：由现场载荷试验来测定，有成本高、周期长、试验点数有限、特别是深层载荷试验费用极高、深度有限、载荷板尺寸通常难以达到实体基础尺寸相当的宽度级别，因

而变形模量的测定属于高成本的测试。

结论：从上述两试验测定方法的不同可见，压缩模量的测定通常更容易、成本低廉、易于试验，是勘察报告必须完成的工作，故设计用压缩模量计算沉降依据和数据更充分，这

或许就是采用压缩模量计算沉降的公式和经验更多的原因；而变形模量的测定由于其高成本

和高精度，更适合于大型、高荷载、大基础的重要工程，对于中小工程项目（一般基础荷载

较小、基础尺寸较小），采用高成本的载荷试验确定变形模量再计算沉降反而不适用（老板

愿意花钱另当别论）。

3、试验土类差异：

压缩模量：由于采用土样压缩（固结）试验测定，对于不能采取原状土的地层（如碎石

土）和不能切环刀的岩土（如大部分岩石），显然我们难以获得压缩模量。变形模量：由于我们基本可以在任何基坑底面岩土层进行载荷试验，故变形模量的测定几乎适合任何岩土类

混凝土弹性模量标准

混凝土弹性模量标准

混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，其力学性能是决定其使用效果和寿命的重要因素之一。其中，弹性模量是描述混凝土抗弯刚度和变形能力的重要参数。因此，混凝土弹性模量标准的制定对于指导混凝土的设计、施工和检验具有重要意义。

一、概述

混凝土弹性模量是指混凝土在受力后产生弹性变形的能力，是描述混凝土材料刚度的重要参数。混凝土弹性模量的大小与混凝土的配合比、材料性质、龄期、温度等因素有关。

在实际工程中，混凝土的弹性模量常常需要通过试验来确定。因此，混凝土弹性模量标准的制定对于保证试验的准确性和可比性、指导试验方法的选择和执行具有重要意义。

二、标准分类

目前，国内外对混凝土弹性模量的测定方法和标准较为丰富，可以分为以下几种类型：

1.国际标准：如美国标准测试方法ASTM C469、欧洲标准EN

12390-13等。

2.国家标准：如中国标准GB/T 50081、日本标准JIS A1106等。

3.行业标准：如公路行业标准JTJ 270、钢筋混凝土结构设计规范GB

50010等。

4.企业标准：如中国建筑材料科学研究总院标准CJ/T 319等。

在实际应用中，应根据具体需求选择相应的标准进行试验。

三、标准要求

混凝土弹性模量标准通常包括以下内容：

1.试验方法：包括试样制备、试验设备、试验过程、数据处理等方面的要求。

2.试验条件：包括试验温度、湿度、受力方式、载荷速率等方面的要求。

3.试验结果的表示：包括计算公式、单位、精度等方面的要求。

4.试验结果的分析和判定：包括试验结果的分析和判定标准等方面的要求。

在标准制定过程中，应遵循科学、准确、可靠、可操作的原则。同时，应考虑实际工程中混凝土弹性模量的变化范围和实际应用需求，确保标准的可行性和适用性。

四、标准应用

混凝土弹性模量的测定是评估混凝土材料性能和设计混凝土结构的重要手段。在工程实践中，应根据不同的工程需求选择合适的标准进行试验。