[科普中国]-回弹模量

回弹模量是指路基，路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值，土基回弹模量表示土基在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力，如果垂直荷载为定值，土基回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小；如果竖向位移是定值，回弹模量值愈大，则土基承受外荷载作用的能力就愈大，因此，路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。

简介回弹模量是一个与土质、土的含水量几土的密实程度相关的函数。土基回弹模量是影响路面结构厚度的敏感参数之一，土基回弹模量的较小变化会对路面结构厚度尤其是沥青路面产生较大的影响，许多路面设计指标和路面性能也都受土基状态的影响，如土基顶面弯沉、土基顶面压应变和内部应力状态等等，这些参数都与土基回弹模量有着密切的关系，因此合理的评价和选用土基回弹模量显得尤为重要。在我国路面设计和施工技术规范中，土基回弹模量的确定方法主要有以下几种①刚性承载板法②贝克曼梁法③换算法④查表法⑤法⑥室内试验测定法⑦路表弯沉盆模量反算法。这些方法除查表法以外，其它方法都需要进行试验测定，并综合考虑含水量和气候等因素的影响，过程较为复杂。所以，在设计中普遍采用考虑公路自然区划、路基土质类型、平均稠度等参数的查表法1。

我国《公路沥青路面设计规范》 (JTJ 014—97)中路基土回弹模量参考值虽然是全国历次详细调查试验的成果，但主要代表的是我国20世纪60年代前后二级以下公路的路基土状况，并且是静态值，已经难以准确反映现有高等级公路的路基土性状。 而我国《 公路土工试验规程》 (JTJ057—93)中采用的“室内小承载板试验法”及“现场实测法(承载板法或贝克曼梁法) ”均存在不足之处。室内小承载板试验中试件无侧向压力，受力状况与现场路基土的应力状态并不一致， 且仅适于静态回弹模量标定，测试方法与取值标准均缺乏合理性; 而现场承载板法费时、费力，操作烦琐，变异性大，实际中较少采用。因此，有必要对动态状态下的路基土回弹模量进行深入、科学的研究，以求为沥青路面结构设计提供科学的测试方法和合理的取值标准。

有关影响路基土回弹模量主要受其应力状况、物理状况(含水量与压实度)和材料性质三方面因素的影响。对于应力状况而言，国内外的有关研究表明，应力状况中加载频率和持续时间对路基土的回弹性状没有或仅有很小影响；对粒状材料来讲 ，只要作用应力保持在不产生较大永久变形的低水平时，回弹特性对应力历史基本上不敏感；重复应力作用次数对路基土回弹模量的影响大致可以忽略。

土基的受力特性是构成土基用土的物理性质决定的。土基用土的种类很多，但是无论何种土都是由固态矿颗粒、孔隙中的水以及气体三大部分组成的。土是一种由固体颗粒、水和气体组成的三相体系。土作为一种工程材料，由于其内部结构上的这种特殊性，使得它在工程力学性质上与其他工程材料有较大差别，其中最突出的是土在受力时的非线性变形特性。回弹模量能较好的反映土基所具有的部分弹性性质，所以，在以弹性半空间体地基模型表征土基的受力特性时，可以用回弹模量表示土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质2。

测试步骤（1）用千斤顶开始加载，注视测力环或压力表，至预压0.05MPa，稳压1min，使承载板与土基紧密接触，同时检查百分表的工作情况是否正常，然后放松千斤顶油门卸载，稳压1min，将指针对零或记录初始读数。

（2）测定土基的压力--变形曲线。用千斤顶加载采用逐级加载卸载法，用压力表或测力环控制加载量，荷载小于0.1MPa时，每级增加0.02MPa，以后每级增加0.04MPa左右。为了使加载和计算方便，加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载后，稳定1min，立即读记两台弯沉仪百分表数值，然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0，待卸载稳定1min后，再次读数，每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30%时，取平均值。如超过30%，则应重测。当回弹变形值超过1mm时，即可停止加载。

（3）各级荷载的回弹变形和总变形，按以下方法计算：

回弹变形L=（加载后读数平均值一卸载后读数平均值）×弯沉仪杠杆比

总变形L‘=（加载后读数平均值一加载初始前读数平均值）×弯沉仪杠杆比

（4）测定汽车总影响量a。最后一次加载卸载循环结束后，取走千斤顶，重新读取百分表初读数，然后将汽车开出10m以外，读取终值数，两只百分表的初、终读数差之平均值即为总影响量。

（5）在试验点下取样，测定材料含水量。取样数量如下：

最大粒径不大于4.75mm，试样数量约120g；

最大粒径不大于19mm，试样数量约250g；

最大粒径不大于31.5mm，试样数量约500g.

（6）在紧靠试验点旁边的适当位置，用灌砂法或环刀法及其他方法测定土基的密度。

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学