Модуль деформации для грунтов не является постоянной величиной. Это коэффициент пропорциональности между напряжениями и деформаций. Грунты имеют нелинейную зависимость, следовательно, этот коэффициент будет разным для разных уровней напряжения.

Рекомендуем посмотреть ролик Анатолия Юрьевича Мирного:

Неправильный модуль?

Отметим две особенности:

  1. Слабые грунты ($I_L$ > 0.5) имеют сильную нелинейность и, следовательно, не могут быть описаны прямолинейной зависимостью (постоянным модулем);
  2. Неслабые грунты, с одной стороны, характеризуются более близкой к линейной зависимостью между напряжениями и деформацией в диапазоне инженерных нагрузок. Однако, с другой стороны, коэффициент пропорциональности (модуль деформации) зависит от действующего уровня напряжений. Это означает, что ширина приложения нагрузки (она определяет затухание напряжений с глубиной) влияет на выбор модуля деформации. Т. е. два здания с одинаковыми напряжениями под подошвой, но разными размерами фундамента, потребуют разный модуль деформации для одного ИГЭ.

Рассмотрим принцип назначения модуля деформации на примере дорожной насыпи. Для этих сооружений характерна переменность высоты и поэтому выбор правильного модуля деформации весьма важен.

  1. Определяется среднее бытовое (природное) напряжение $σ_{пр}^{ср}$ в середине расчетного слоя и откладывается на компрессионной кривой в осях «давление – относительная деформация».
  2. Далее определяется среднее напряжение от насыпи $σ_p^{ср}$ на глубине середины расчётного слоя и также откладывается на компрессионной кривой от точки природного напряжения $σ_{пр}^{ср}$. При возможности описания полученного отрезка прямой линией допускается назначение модуля деформации для всего расчётного слоя по формуле:

$$ E_{oed}=(σ_р^{ср})/∆ε $$

Рис. 1. Определение переменного значения модуля деформации:
$σ_{р}^{в}$ — напряжения от насыпи на кровле слоя
$σ_{р}^{н}$ — напряжения от насыпи на подошве слоя
$σ_{пр}^{в}$ — бытовые напряжения на кровле слоя
$σ_{пр}^{н}$ — бытовые напряжения на подошве слоя
$σ_{р}^{ср}$ — среднее напряжение от насыпи
$σ_{пр}^{ср}$ — среднее бытовое (природное) напряжение

Рис. 1. Определение переменного значения модуля деформации: $σ_{р}^{в}$ — напряжения от насыпи на кровле слоя $σ_{р}^{н}$ — напряжения от насыпи на подошве слоя $σ_{пр}^{в}$ — бытовые напряжения на кровле слоя $σ_{пр}^{н}$ — бытовые напряжения на подошве слоя $σ_{р}^{ср}$ — среднее напряжение от насыпи $σ_{пр}^{ср}$ — среднее бытовое (природное) напряжение

Если участок компрессионной кривой описать линейной зависимостью нельзя, необходимо разделить слой на части или использовать модели с нелинейной зависимостью деформаций от напряжений (SS, SSC, MMC, HS и др.).

Заметим, что в СП 23.13330.2018 указано, что определение модуля деформации должно быть связано с диапазоном напряжений!

Untitled

В модели Кулона-Мора (и линейно-упругой) есть возможность задать переменное значение модуля деформации с глубиной. Для этого необходимо указать расчётную глубину $y_{ref}$, после которой модуль будет увеличиваться на величину $E_{inc}$. Подробнее:

Нелинейность в модели Кулона-Мора. Переменный модуль деформации.

Какой модуль деформации - 'правильный'?

Дополнительно:

Принципы расчетов осадки. Сравнение аналитического расчета и моделей MC, SS, HS