砂土液化判别基本原理
一、地震
地球内部，聚蓄的能量，在迅速释放时，使地壳产生快速振动，并以波的形式从震源向外扩散、传播称为地震。
诱发地震的因素很多，当地下岩浆活动、火山喷发、溶洞塌陷、山崩、泥石流、人工爆破、水库蓄水、矿山开采、深井注水等都会引起地震的发生。但是它们的强度和影响范围都较小，危害不太大；世界上绝大多数地震，是由地壳运动引起岩石受力发生弹性变形并储存能量（应力），当能量聚积达到一定的强度并超过岩石某一强度时，使岩层发生断裂、错动，这时蓄积的变形能量在瞬时释放所形成的构造地震；强烈的构造地震影响范围广、破坏性大，发生的频率高，占破坏性地震的90%以上。因此在《建筑抗震设计规范》中，仅限于讨论在构造地震作用下建筑的设防问题。
（一）地震波按其在地壳传播的位置不同，可分为体波、面波。1、体波
在地球内部传播的波为体波。体波又可分纵波和横波，纵波又称P 波，它是从震源向四周传播的压缩波。这种波的周期短、振幅小、波速快，它在地壳内传播的速度一般为200-1400m/s ；它主要引起地面垂直方向的振动。
横波又称s波，是由震源向四周传播的剪切波。这种波的周期长、振幅大、波速慢，在地壳内的波速一般为100-800m/s。它主要引起地面的水平方向的振动。
2、面波
在地球表面传播的波，又称L波。它是由于体波经过地层界面多次反射、折射所形成的次生波。它是在体波到达之后(纵波P首先到达，横波S次之)，面波（L波）最后才传到地面。面波与横波一样，只有横向振动，没有纵向振动，其特点是波速较慢动、周期长、振动最强，对地面的破坏最强的一种。所以在岩土工程勘察中，我们主要关心的还是面波（L波）对场地土的破坏。
二、砂土液化对工程建筑的危害
地震时由于地震波的振动，会使埋深于地下水位以下的饱和砂土和粉土，土的颗粒之间有变密的趋势，孔隙水不能及时地排出，使土颗粒处于悬浮状态，呈现液体状。此时，土体内的抗剪强度暂时为零，如果建筑物的地基土没有足够的稳定持力层，会导致喷水、冒砂，使地基土产生不均匀沉陷、裂缝、错位、滑坡等现象。从而使地基土失去或降低承载能力，加剧震害程度。所以《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）5.7.5规定，抗震设防烈度为6度可以不考虑液化影响；但对沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行液化判别；甲类建筑应专门进行液化勘察。
三、影响砂土液化的因素
场地土液化的因素有很多，需要根据多项指标综合分析，才能准确判别场地土是否发生液化现象。当某项指标达到一定值时，不论其它因素的指标如何，土都不会发生液化，也不会造成震害，这个指标数值称界限值。所以，了解影响液化因素及其的界限值具有实际意义。
（一）地质年代
地质年代的新老是体现土层沉积的时间长短，地质年代老的沉积土
层，经过长时间的固结作用和历经过大的地震的影响，土就很密实，胶结就愈紧密，抗液化能力就愈强，反之则差。经过宏观对震害调查，发现我国地质年代为Q3（晚更新世）或以前的饱和土层未发生液化现象。（二）土中的粘粒含量
粘粒范指粒径≤0.005mm的土颗粒，实践证明当粉土的粘粒含量超过某一界限值时，粉土就不会发生液化。这是由于土的粘聚力增大，抗液化能力加强。由此可见，当粘粒含量超过（表-１）所列数值时就不会发生液化现象。
（三）上覆盖层非液化土层厚度和地下水位深度
上覆盖层非液化层厚度指地震时能抑制可液化层喷水、冒砂的厚度，其的厚度一般从第一层可能液化层的顶面算至地表。宏观调查，砂土和粉土的上覆盖非液化土层厚度超过（表-２）列的界限值（d uj）时，未发现土层液现象；地下水位不小于（表-２）列的界限值（d wj）时，未发现土层液化现象。
（四）土的密实程度
砂土和粉土的密实程度是影响土层液化的一个主要因素。根据宏观
调查，相对密度小于50%的砂土普遍发生液化现象，而相对密度大于70%的土层则没有发生液化现象。
(五) 土层埋深
理论分析和土工试验表明，土的侧压力愈大，土层就不易发生液化，侧压力的大小反应土层埋深大小。土层液化深度很少超过15m，多浅于15m，更多发生在浅于10m埋深以上的土层。
（六）地震烈度和震级
地震烈度愈高的地区，地面运动强度愈大，持续的时间愈长，土层就愈容易发生液化，一般在6度或以下的地区很少看到砂土液化，而7
度以上的地区则相对普遍。所以，一个场地遭受到相同烈度的远震比近震更容易液化，那是因为前者对应大震持续时间比后者对应的中等地震持续时间长。
四、砂土液化的判别方法
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）分析影响砂土液化的主要因素，给出土层液化的判别方法。
（一）初步判别
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）饱和砂土和粉土符合以下条件之一，可初步判别为非液化土层或不考虑液化影响。
1、地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前的地层，可判别为非液化土层。
2、粉土中粘粒含量百分率符合（表-1）列的值，可判别为非液化土层。
3、采用天然地基的建筑，当上覆盖非液化土层厚度和地下水位深度
符合下列条件下之一，可不考虑液化影响。
d u ＞d 0＋d b －2
d w ＞d 0＋d b －3
d u ＋d w ＞1.5d 0 ＋2 d b －4.5
d u ——上覆盖层非液化土层厚度（m ）计算时将淤泥层扣除在外； d w ——地下水位深度（m ）可按近期最高水位；
d b ——基础埋深（m ）不超过2m 时，应按2m 计算；
d 0——可按(表-3)取值；
（二）利用标准贯入试验判别
根据初步判别后，需要进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验来综合分析、计算判别砂土液化。标准贯入试验要点这里就不一一阐述，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）10.5执行。
N cr = N 0（2.4－0.1 d w ）c ρ3
(20≥d s >15)
N cr = N 0[0.9＋0.1 (d s ＋d w )]
c ρ3 (
d s ≤15)
N cr ——液化判别标准贯入锤击数临界值； N 0——液化判别标准贯入锤击数基准值按（ 表-4）采用；
d s ——饱和砂土标准贯入点深度(m)；
d w ——地下水位深度(m) 采用年平均水位，或近期最高水位；
ρ c ——粘粒含量百分率，当小于3的砂土时均采用3；
如果定义N 63.5为饱和土标准贯入锤击数实测值（未经杆长修正），当N 63.5 ＞N cr 时，砂土不产生液化。当N 63.5 ＜N cr 时，砂土就会产生液化。
五、地基土的液化评价
(一)液化指数（I IE ）
为了鉴别场地土液化的危害严重程度《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）给出了液化指数这个概念，这是由于在同一个地震烈度下，液化层的厚度埋深愈浅，地下水位愈高，实测标准贯入锤击数（N 63.5）与临界标准贯入锤击数（N cr ）相差愈多，液化就愈严重，震害程度就愈大，而液化指数比较全面反映这些因素的影响。
I IE ＝)1(1∑=-
n i cri
i N N d i w i 式中： I IE ——液化指数；
n ——每一个钻孔标准贯入试验点总数；
N i N cri ——分别为i 点标准贯入锤击数实测值和临界值、当实测值
大于临界值时应取临界值的数值；
d i ——i 所代表的土层厚度（m ），可采用与该标准贯入试验点相邻的上下两点深度的一半，但上界不小于地下水位深度，下界不大于液化深度；
w i ——i 点土层考虑单位土层厚度的层位影响权函数值（单位m -1），若判别深度为15m 的地层，当该层中点深度小于5m 时应取10；等于15m
时取0；5—10m时应按线性内插法取值。若判别深度为20m的地层，当该地层中点深度小于5m时应取10；等于20时应取0；5—20时应按线性内插法取值。
（二）地基土的液化等级判定
存在液化土层的地基，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（表-5）划分液化等级。
判别深度为15m时的液化指数0＜I IE≤5 5＜I IE≤15 I IE＞15
判别深度为20m时的液化指数0＜I IE≤6 6＜I IE≤18 I IE＞18 液化等级轻微中等严重
（三）利用标准贯入试验评价砂土液化等级的原理
例如：某场地设防地震烈度为8度，地震加速度0.20g，第一组（近震）地下水位在1.0m，其钻孔资料如下图：
1、求锤击数临界值N cri
d w＝1.0m d s1＝1.4m d s2＝4.0m d s3＝5.0m d s4＝6.0m d s5＝7.0m
由表-4查得N 0＝10
⑴、N cr1＝N 0[0.9＋0.1 (d s1－d w )]＝ 10×[0.9＋0.1 (1.4－1.0)] ＝9.4 ⑵、N cr2＝N 0[0.9＋0.1 (d s2－d w )]＝10×[0.9＋0.1 (4.0－1.0)] ＝12 ⑶、N cr3＝N 0[0.9＋0.1 (d s3－d w )]＝10×[0.9＋0.1 (5.0－1.0)] ＝13 ⑷、N cr4＝N 0[0.9＋0.1 (d s4－d w )]＝10×[0.9＋0.1 (6.0－1.0)] ＝14 ⑸、N cr5＝N 0[0.9＋0.1 (d s5－d w )]＝10×[0.9＋0.1 (7.0－1.0)] ＝15 其中： N cr1 ＞N 1 N cr3 ＞N 3 N cr5＞N 5 为液化点
2、求液化点，标准贯入点所代表土层厚度d i 及其中点深度z i
d 1＝2.1－1.0＝1.1 z 1＝1.0＋1.1/2＝1.5m
d 3＝5.5－4.5＝1.0 z 3＝4.5＋1.0/2＝5.0m
d 5＝8.0－6.5＝1.5 z 5＝6.5＋1.5/2＝7.25m
3、求d i 层中点所对应的权函数w i
z 1 和z 3都不超过5m ，故w 1＝w 3＝10m ；而z 5＝7.25所对应的权函数w 5＝15－7.25＝7.75m
4、求液化指数（I IE ）
（I IE ）＝)1(1∑=-
n i cri
i N N d i w i ＝（1－2/9.4）×1.1×10+（1－10/13）×1.0×10+（1－12/15）×1.5×7.75 ＝13.30
5、判别液化等级及基本方法
根据（表-5 ）I IE ＝13.30，在5至15之间，所以该孔的液化等级为
中等液化。其判别报基本方法应按《岩土工程勘察规范》（GB2001-2001）
5.7.10规定，应逐点判别（按每个标准贯入试验点判别液化的可能性）；按孔计算（按每个试验孔计算液化指数）；综合评价（按照每个孔的计算
结果，结合场地的地质、地貌条件、综合确定场地液化等）。
六、结语
砂土液化判别，是岩土工程勘察中的重要工作内容之一，其结果直接影响工程的经济性、安全性、稳定性等。所以，在岩土工程勘察过程中，不仅要计算判别地基土是否发生砂土液化现象，而且还要结合当地实际经验综合分析研究，提出预防措施，为工程建设提供必须的地质资料，防止灾害的发生。在今后的岩土工程勘察工作中应特别引起重视。总之，我国是一个多地震地区的国家，区域地质条件复杂，以上只是我本人从事岩土工程技术专业学习以来，结合有关《规范》对砂土液化方面的一点见解，如有不足之处请多指正。
岩土工程中的砂土液化判别 摘要：简要介绍岩土工程勘察中，砂土掖化判别与原位测试 关键词：砂土液化；原位测试；试验 引言 与河流冲洪积有关的地貌，地基土层均可能有粉土、粉砂等组成，各土层物理性质差异较大。现今，城区的建筑越来越多，结构复杂、荷载大，对地基土层的粉土、粉砂承掖化判别要求严格，岩土工程勘察工作就显得尤为重要。以下按勘察工作（详勘）的地基土层的粉土、粉砂承掖化判别各个环节应注意的问题。 1原位测试 河流冲洪积地貌有明显的沉积韵律，往往有卵石、砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉土、粉质黏土,粘土。且砂土常有互层、隔层出现。多数地下水较浅。 1.1标准贯入试验 粉土、砂土层试验目的（用途）是判别地基液化可能性及液化等级，在粉土、粉砂层中试验时应对标贯器内的扰动土取样，做颗粒分析试验，以求得粘粒含量进行液化判别；在进行标准贯入试验时，如有卵石、砾砂塌孔应及时下如套管，确认无井内无掉块和无扰动下做实验。若多次采取率较低时也不易做试验，否则易使试验结果失真，室内试验与测试结果差异大。粉土、粉砂实验深度可根据其他钻孔编录资料确定。 1.2静力触探试验 静力触探试验已是不可缺少的测试手段，无卵石、砾砂层均适宜进行静力触探试验，试验目的（用途）包括判别土层均匀性和划分土层、选择桩基持力层、估算单桩承载力、估算地基土承载力和压缩模量、判断沉桩可能性、判别地基土液化等。应选择双桥探头，同时测出锥尖阻力qc、侧壁摩阻力fs及摩阻比Rf，利用qc值进行液化判别，据公式ps=qc+0.00641×fs计算出比贯入阻力，利用ps 值进行估算地基土承载力。 2用标准贯入试验判别砂土掖化 按规范 4.3.4条需进一步进行液化判别时,用标准贯入试验法判别, 标准贯入试验实际锤击数与临界值小于或等于临界值时，应判为液化。液化判别式：Ncr=N0β［㏑﹙0.6 ds ＋1.5﹚－0.1dw］√3/ρc β=1.05 在粉土、粉砂层中试验时，记录标准贯入试验锤击数后，还应对标贯器内的扰动土取样，做颗粒分析试验，以求得粘粒含量进行液化判别。按《建筑抗震设
砂土液化判别基本原理
一、地震 地球内部，聚蓄的能量，在迅速释放时，使地壳产生快速振动，并以波的形式从震源向外扩散、传播称为地震。 诱发地震的因素很多，当地下岩浆活动、火山喷发、溶洞塌陷、山崩、泥石流、人工爆破、水库蓄水、矿山开采、深井注水等都会引起地震的发生。但是它们的强度和影响范围都较小，危害不太大；世界上绝大多数地震，是由地壳运动引起岩石受力发生弹性变形并储存能量（应力），当能量聚积达到一定的强度并超过岩石某一强度时，使岩层发生断裂、错动，这时蓄积的变形能量在瞬时释放所形成的构造地震；强烈的构造地震影响范围广、破坏性大，发生的频率高，占破坏性地震的90%以上。因此在《建筑抗震设计规范》中，仅限于讨论在构造地震作用下建筑的设防问题。 （一）地震波按其在地壳传播的位置不同，可分为体波、面波。1、体波 在地球内部传播的波为体波。体波又可分纵波和横波，纵波又称P 波，它是从震源向四周传播的压缩波。这种波的周期短、振幅小、波速快，它在地壳内传播的速度一般为200-1400m/s ；它主要引起地面垂直方向的振动。 横波又称s波，是由震源向四周传播的剪切波。这种波的周期长、振幅大、波速慢，在地壳内的波速一般为100-800m/s。它主要引起地面的水平方向的振动。 2、面波
在地球表面传播的波，又称L波。它是由于体波经过地层界面多次反射、折射所形成的次生波。它是在体波到达之后(纵波P首先到达，横波S次之)，面波（L波）最后才传到地面。面波与横波一样，只有横向振动，没有纵向振动，其特点是波速较慢动、周期长、振动最强，对地面的破坏最强的一种。所以在岩土工程勘察中，我们主要关心的还是面波（L波）对场地土的破坏。 二、砂土液化对工程建筑的危害 地震时由于地震波的振动，会使埋深于地下水位以下的饱和砂土和粉土，土的颗粒之间有变密的趋势，孔隙水不能及时地排出，使土颗粒处于悬浮状态，呈现液体状。此时，土体内的抗剪强度暂时为零，如果建筑物的地基土没有足够的稳定持力层，会导致喷水、冒砂，使地基土产生不均匀沉陷、裂缝、错位、滑坡等现象。从而使地基土失去或降低承载能力，加剧震害程度。所以《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）5.7.5规定，抗震设防烈度为6度可以不考虑液化影响；但对沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行液化判别；甲类建筑应专门进行液化勘察。 三、影响砂土液化的因素 场地土液化的因素有很多，需要根据多项指标综合分析，才能准确判别场地土是否发生液化现象。当某项指标达到一定值时，不论其它因素的指标如何，土都不会发生液化，也不会造成震害，这个指标数值称界限值。所以，了解影响液化因素及其的界限值具有实际意义。 （一）地质年代 地质年代的新老是体现土层沉积的时间长短，地质年代老的沉积土
8.2.1 砂土液化评价 小区划场地内河漫滩、Ⅰ级阶地地质时代为全新世。根据工程地质勘探结果，场地仅有钻孔ZK21揭示有粉土与粗砂层，粉土埋深在1.3～3.2m ，粗砂埋深在3.2—4.0m 。按照当地水文资料，荥河历史最高水位为751m ，相应地下水位埋深为2.15m ，部分粉土及全部粗砂层位于地下水位以下（图8.2.1-2）。 8.2.1.1 场地砂土液化判别分析方法 本次工作按照国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）对饱和粉土及砂土进行液化评价。 （1）根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.3.3条，符合下列条件之一的可初步判别为不液化土： 地质年代为第四纪晚更新世（Q 3）及其以前时，7、8度时可判为不液化； 粉土的粘粒（粒径小0.005mm 的颗粒）含量百分率，7度、8度、9度分别不小于10、13、16时，可判为不液化土。 根据《颗粒分析成果表》，场地内分布的粉土、粗砂，粘粒含量（粒径小0.005mm 的颗粒）百分率为3～9.97%，在7度、8度设防烈度下，初步判定为液化土。 （2）采用标准贯入试验判别法，计算液化判别标准贯入锤击数临界值，对场地内的饱和砂土进行液化判别。 在地面下20m 深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算： () 0ln 0.6 1.50.1w cr s N N d d β=+-????N cr ：液化判别标准贯入锤击数临界值； β：调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05； N 0：液化判别标准贯入锤击数基准值（设计地震加速度0.10g 时，N 0取7， 设计地震加速度0.20g 时，N 0取12）； d s ：饱和土标准贯入点深度（m ）； d w ：地下水位（m ）； ρc ：粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。 当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。 ①50年超越概率10%情况下，钻孔内饱和粉土、粗砂的标准贯入锤击数临界值计算见下表（表8.2-1）： 表8.2-1 场地勘察钻孔标准贯入试验数据及粉土液化判别（50年超越概率10%）
821砂土液化评价 小区划场地内河漫滩、I级阶地地质时代为全新世。根据工程地质勘探结果，场地仅有钻孔ZK21揭示有粉土与粗砂层，粉土埋深在1.3?3.2m，粗砂埋深在3.2 —4.0m。按照当地水文资料，荥河历史最高水位为751m相应地下水位埋深为2.15m,部分粉土及全部粗砂层位于地下水位以下（图 8.2.1-2 ）。 8.2.1.1场地砂土液化判别分析方法 本次工作按照国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）对饱和粉土及砂土进行液化评价。 （1）根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010第433条，符合下列条件之一的可初步判别为不液化土： 地质年代为第四纪晚更新世（Q）及其以前时，7、8度时可判为不液化； 粉土的粘粒（粒径小0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度、9度分别不小 于10、13、16时，可判为不液化土。 根据《颗粒分析成果表》，场地内分布的粉土、粗砂，粘粒含量（粒径小0.005mm 的颗粒）百分率为3?9.97%,在7度、8度设防烈度下，初步判定为液化土。 （2）采用标准贯入试验判别法，计算液化判别标准贯入锤击数临界值，对场地内的饱和砂土进行液化判别。 在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算： N cr N 0 In 0.6d s 1.5 0.1d w3/ c N Cr :液化判别标准贯入锤击数临界值； B：调整系数，设计地震第一组取 0.80，第二组取0.95，第三组取1.05 ; N）:液化判别标准贯入锤击数基准值（设计地震加速度0.10g时，N）取7, 设计地震加速度0.20g时，N）取12）; d s：饱和土标准贯入点深度（m ； d w：地下水位（m ； P：粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。 当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。 ①50年超越概率10%青况下，钻孔内饱和粉土、粗砂的标准贯入锤击数临界值计算见下表（表8.2-1 ）: 表8.2-1场地勘察钻孔标准贯入试验数据及粉土液化判别（50年超越概率10%
〈三〉地震效应分析 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的划分，并结合波速及地脉动测试报告可知：场地位于基本烈度Ⅶ度区，建筑物应按相应地震烈度进行抗震设防。设计基本地震加速度值为0.10g ，卓越周期变化范围为0.02s ~0.21s ，场地土类型整体为中硬土，局部区域为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类，属于抗震不利地段。 〈四〉场地砂土液化判别 拟建场地位于基本烈度Ⅶ度区，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，须对场地内存在的饱和砂土进行液化判别。 根据勘察成果，场地地基土中2-3层为第四系冲洪积含粘性土中粗砂层，松散～稍密状，顶板埋深0.00～3.90m ，局部区域位于地下水位以上，未达饱和状态；按Ⅶ度区计算，该层大部份粘土含量达15%左右，故初步判别为不液化地层。 依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，对位于地下水位以下呈饱和状态的砂土，结合标贯击数判别该层是否发生液化，对于可液化砂土层，再进一步计算液化指数，依据液化等级确定地基可能遭受的地质灾害危险性级别。 砂土液化判别公式如下： ()[]ρ o w s o cr d d N N 3 1.09.0-+= (适用于地面以下15m 以内) [] ρ o s o cr d N N 3 1.04.2-= (适用于地面以下15～20m 以内) 式中： d s —饱和土标准贯入点深度（m ）； d w —地下水位深度（m ） ρo —粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，取3。 N cr —饱和土液化临界标准贯入锤击数；
N o —饱和土液化判别的基准标准贯入锤击数。 对于可液化土层，按下式计算的液化指数（I ie ）来确定液化等级； w d N N I i i n i cri i ie ) 1(1 ∑=- = 式中： I ie ：液化指数； N i ：饱和土层中i 点的实测标准贯入锤击数； N cri ：相应于Ni 深度处的临界标准贯入锤击数； n ：每个钻孔内15m 深度范围内饱和土层中标准贯入点总数； 并按表4的标准进行砂土液化等级划分。 表4 砂土液化等级分级标准 表 5）。冲洪积含粘性土中粗砂层（层序号2-3）液化指数I lE 为＜0，均为无液化土层。因此综合判定本场地无可液化地层分布。
N cr N o 2.4 0.1d s 15 ?20m 〈三〉地震效应分析 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的划分，并结合波速及地脉动 测试报告可知：场地位于基本烈度％度区，建筑物应按相应地震烈度进行抗震设 防。设计基本地震加速度值为0.10g ，卓越周期变化范围为0.02s ~0.21s ，场地 土类型整体为中硬土，局部区域为中软土，建筑场地类别为U 类，属于抗震不利 地段。 〈四〉场地砂土液化判别 拟建场地位于基本烈度％度区，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001 规范要求，须对场地内存在的饱和砂土进行液化判别。 根据勘察成果，场地地基土中2-3层为第四系冲洪积含粘性土中粗砂层， 松 散?稍密状，顶板埋深0.00?3.90m ，局部区域位于地下水位以上，未达饱和状 态；按％度区计算，该层大部份粘土含量达15%左右，故初步判别为不液化地层。 依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，对位于地下水位以 下呈饱和状态的砂土，结合标贯击数判别该层是否发生液化，对于可液化砂土层， 再进一步计算液化指数，依据液化等级确定地基可能遭受的地质灾害危险性级 别。 砂土液化判别公式如下： N cr N o 0.9 0.1 d s d — 2 （适用于地面以下 15m 以内） 以内） 式中： d s —饱和土标准贯入点深度（m ； d w —地下水位深度（m P 。一粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，取3。 N Cr 饱和土液化临界标准贯入锤击数； （适用于地面以下
N O—饱和土液化判别的基准标准贯入锤击数。 对于可液化土层，按下式计算的液化指数（l ie ）来确定液化等级; 式中： l ie （1 u）d i W i i 1N cri l ie :液化指数； N :饱和土层中i点的实测标准贯入锤击数； N Cri :相应于Ni深度处的临界标准贯入锤击数； n :每个钻孔内15m深度范围内饱和土层中标准贯入点总数; 并按表4的标准进行砂土液化等级划分。 表4 砂土液化等级分级标准 表5 饱和含粘性土中粗砂层（层序2-3）液化判别及液化指数统计 根据工程勘察钻孔资料依据上述公式进行砂土液化计算（其计算结果见表 5）。冲洪积含粘性土中粗砂层（层序号 2-3）液化指数I IE为V O,均为无液化土层。因此综合判定本场地无可液化地层分布。
砂 土 液 化 判 别 基 本 原 理 一、地震 地球内部，聚蓄的能量，在迅速释放时，使地壳产生快速振动，并以波的形式从震源向外扩散、传播称为地震。 诱发地震的因素很多，当地下岩浆活动、火山喷发、溶洞塌陷、山崩、泥石流、人工爆破、水库蓄水、矿山开采、深井注水等都会引起地震的发生。但是它们的强度和影响范围都较小，危害不太大；世界上绝大多数地震，是由地壳运动引起岩石受力发生弹性变形并储存能量（应力），当能量聚积达到一定的强度并超过岩石某一强度时，使岩层发生断裂、错动，这时蓄积的变形能量在瞬时释放所形成的构造地震；强
烈的构造地震影响范围广、破坏性大，发生的频率高，占破坏性地震的90%以上。因此在《建筑抗震设计规范》中，仅限于讨论在构造地震作用下建筑的设防问题。 （一）地震波按其在地壳传播的位置不同，可分为体波、面波。 1、体波 在地球内部传播的波为体波。体波又可分纵波和横波，纵波又称P波，它是从震源向四周传播的压缩波。这种波的周期短、振幅小、波速快，它在地壳内传播的速度一般为200-1400m/s ；它主要引起地面垂直方向的振动。 横波又称s波，是由震源向四周传播的剪切波。这种波的周期长、振幅大、波速慢，在地壳内的波速一般为100-800m/s。它主要引起地面的水平方向的振动。2、面波 在地球表面传播的波，又称L波。它是由于体波经过地层界面多次反射、折射所形成的次生波。它是在体波到达之后(纵波P首先到达，横波S次之)，面波（L波）最后才传到地面。面波与横波一样，只有横向振动，没有纵向振动，其特点是波速较慢动、周期长、振动最强，对地面的破坏最强的一种。所以在岩土工程勘察中，我们主要关心的还是面波（L波）对场地土的破坏。 二、砂土液化对工程建筑的危害 地震时由于地震波的振动，会使埋深于地下水位以下的饱和砂土和粉土，土的颗粒之间有变密的趋势，孔隙水不能及时地排出，使土颗粒处于悬浮状态，呈现液体状。此时，土体内的抗剪强度暂时为零，如果建筑物的地基土没有足够的稳定持力层，会导致喷水、冒砂，使地基土产生不均匀沉陷、裂缝、错位、滑坡等现象。从而使地基土失去或降低承载能力，加剧震害程度。所以《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）5.7.5规定，抗震设防烈度为6度可以不考虑液化影响；但对沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行液化判别；甲类建筑应专门进行液化勘察。
饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算
液化土的判别与计算 一、判别依据 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010： 第4.3.1条：饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和处理，6度时，一般情况下可不进行判别与处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别与处理，7～9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别与处理。 第4.3.2条（本人加注：此属强制性条文）：地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。（注：本条饱和土液化判别不含黄土、粉质粘土） 第4.3.4条：当饱和粉土、或饱和砂土的初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面以下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基和基础的抗震承载力验算的各类建筑可 （不经杆长只判别地面以下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数N 修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应别为液化土。 【第4.2.1条：1本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑；2地基主要受力层[系指条形基础底面下深度3b（b为基础底面宽度）、独立基础下1.5b，且厚度不小于5m的范围]范围内不存在软弱粘性土层（指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kpa的土层）的建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋、2）砌体房屋、3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架—抗震墙房屋、4）基础荷载与“3）项”相当的多层框架房屋和多层混凝土抗震墙房屋】 二、判别方法 第4.3.3条：饱和粉土及饱和砂土的液化判别 1、地质年代为晚更新世（Q3）及以前的地层，7、8度时可判别为不液化。 2、粉土的粘粒（粒径<0.005㎜的颗粒）含量百分率：7度、8度和9度分别不小于10、13和16时可判别为不液化。 3、浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响： 1）d u>d0+d b-2 2）d w> d u +d b-3 3）d u+ d w>1.5d0+2d b-4.5 式中d u--上覆非液化土层厚度（m），计算时宜将其内淤泥及淤泥质土层扣除； d w---地下水位深度（m），宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；当区域地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。
3.4砂土地震液化的判别 初判：饱和的砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判别为 不液化或可不考虑液化影响： l 地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时，7、8度时可判为不液化。 2 粉土的黏粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10，13和16时，可判为不液化土。 注：用于液化判别的黏粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定，采用其他方法时应按有关规定换算。 3 浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响： d u ＞do＋d b －2 dw＞do＋d b －3 d u ＋dw＞1.5do＋2d b －4.5 式中：dw——地下水位深度(m)，宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用； d u ——上覆盖非液化土层厚度(m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除； db——基础埋置深度(m)，不超过2m时应采用2m； d0——液化土特征深度(m)，可按表1采用。 复判：当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15m 范围内土的液化。当饱和土标准贯人锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。 在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：Ncr=Noβ[ln(0.6ds+1.5)-0.ldw]c ρ/ 3 式中：Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值； No——液化判别标准贯入锤击数基准值，可按表2采用； ds——饱和土标准贯入点深度(m)； dw——地下水位(m)； ρc——黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3； β——调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05。
饱和砂土液化机理及液化判别方法 砂土液化是一种由地震引起的次生地质灾害。我国邢台、唐山和海城三地强地震，都发生了大范围的液化，造成严重损害。在当前国家加强基础设施建设、加快城镇化的背景下，砂土地震液化判别在岩土工程勘察中的重要性在不断提升。文章对砂土液化机理进行介绍，对几种常用且有代表性的判别方法进行归纳总结，并对饱和砂土液化的判别方法提出自己一些认识及看法。 标签：饱和砂土；液化机理；液化判别 1 地震液化机理及影响因素 1.1 砂土液化的概念 在动力荷载、地震、等外力作用下，饱和砂土受到强烈的振动，导致其丧失抗剪强度，并使砂粒处于悬浮状态，造成地基出现失效现象即称为砂土液化。 1.2 地震液化的机理 地震时剪切波在土体中引起交变应力，产生震动孔隙水压力。引起孔隙水压力增加的原因是水与土粒在交变应力的作用下，受强烈震动的土粒变密，而受到水的阻碍把能量传递给水。随着孔隙水压力的上升，土颗粒在自重的作用下力图向下沉落，而孔隙水在震动孔隙水压力作用下力图向上排出，导致土体结构在被破坏的瞬间，土粒向下沉落受到孔隙水向上排出的阻碍，最终有效应力减至零，土粒间无力的传递，土粒失重，使抗剪强度消失，进而砂土出现液化情况。此时土骨架崩溃，土粒可随水流动，这就是液化过程。 1.3 液化影响因素 砂土的组成：一般情况下，粗砂比细砂不容易液化，其主要原因是粗砂有良好的透水性，即使粗砂发生液化现象，孔隙水超压作用时间短，大大缩短其液化的时间。 相对密度：密砂比松砂不容易液化。由于松砂是无粘性土与粘性土之间的土壤，所以砂土的密度低容易发生液化。 土层的埋深：地震发生时，液化砂土层的深度处于10m以内。因此砂土层埋深深度越大，砂土越不容易液化。 地下水位：地下水位浅的比水位深的地方较容易发生液化现象。地下水位深度小于4m的砂类液化区域，易发生液化。粉土液化在7度至9度区内，地下水位小于1.5m、2.5m、6.0m的区域容易被液化。
进行砂土震动液化判定的原理和思路 （××××××） 摘要：砂土的震动液化也是一种不良地质条件，假如发生，将会对建于其上的建筑物造成严重的损失。因此，在工程选址设计中，应当首先准确得判别震动液化地点是否存在，然后尽量远离液化地，或者采取必要的设防措施。本文试从以下几个方面，简单介绍判别砂土震动液化的原理和思路。 关键字：砂土震动液化标准贯入静力触探剪切波速液化程度 饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由砂土骨架转向水，由于粉、细砂土的渗透性不良，孔隙水压力急剧上升。当达到总应力值时，有效正应力下降到0，颗粒悬浮在水中，砂土体即发生振动液化，完全丧失强度和承载能力。 在地质条件、地震强度及持续时间两方面都有可能产生砂土液化的地方，工程地质勘察时就需要判定某一地点、某一深度处沙土层液化的可能性。通常的判别程序是先按地震条件、地质条件、埋藏条件、土质条件的一些限界指标进行初步判别，经初步判别为液化的场地应进一步通过现场测试、剪应力对比或地震反应分析等方法进行定量判别。各种判别指出可能性后，还应进一步判定后果的严重程度，通常是用液化指数划分液化的严重程度，以便为设防措施提供依据。 一、震动液化初判的限界指标 1．地震条件 （1）．液化最大震中距 液化最大震中距（D max）与震级（M）有如下关系： D max =0.82 × 100.862（M-5） 由此可知，当M = 5，则也hue范围限于震中附近1km之内。 （2）．液化最低地震烈度 震级为5级震中烈度为VI度，故液化最低烈度为VI度。 2．地质条件 发生震动液化处多为全新世乃至近代海相及河湖相沉积平原、河口三角洲，特别是洼地、河流的泛滥地带、河漫滩、古河道、滨海地带及人工填土地带等。 3．埋藏条件 （1）．最大液化深度
进行砂土地震液化判别的原理和思路1.砂土液化机理 饱和砂土在水平振动作用下，土体间位置将发生调整而趋于密实，土体变密实势必排除孔隙水。而在急剧的周期性动荷载作用下，如果土体的透水性不良而排水不畅的话，则前一周期的排水还未完成，后一周期又要排水，应排走的水来不及排出，而水又是不可压缩的，于是就产生了剩余孔隙水压力（或称超孔隙水压力)。此时砂土的抗剪强度τ为： 式中：σ为法向应力；Pw0为静孔隙水压力；Δpw为超孔隙水压力；υ为砂土的内摩擦角。 显然，此时砂土的抗剪强度大为减小。随振动时间延续，Δpw不断累积叠加而增大，最终可抵消σ而使土体的抗剪强度完全丧失，液化产生。其现象就是发生喷水冒砂、地表塌陷。 2.砂土地震液化的影响因素 根据国内震害现场调查和室内实验研究，影响饱和砂土液化的因素可以概括为以下4 点： （1）地震的强度以及动荷载作用。动荷载是引起饱和土体空隙水压力形成的外因。显然，动应力的幅值愈大，循环次数愈多，积累的孔隙水压力也愈高，越有可能使饱和砂土液化。根据我国地震文献记录，砂土液化只发生在地震烈度为6 度及 6 度以上地区。有资料显示5 级地震的液化区最大范围只能在震中附近，其距离不超过1km。 （2）土的类型和状态。中、细、粉砂较易液化，粉土和砂粒含量较高的砂砾也可能液化。砂土的抗液化性能与平均粒径的关系密切。易液化砂土的平均粒径在0.02～1.00mm 之间，在0.07mm 附近时最易液化。砂土中黏粒( d< 0.005mm)含量超过16％时很难液化。粒径较粗的土，如砾砂等因渗透性高，孔隙水压力消散快，难以积累到较高的孔隙水压力，
在实际中很少有液化。黏粒土由于有黏聚力，振动时体积变化很小，不容易积累较高的孔隙水压力，所以是非液化土。土的状态，即密度或相对密度D，是影响砂土液化的主要因素之一，所以也是衡量砂土能否液化的重要指标。砂越松散越容易液化。由于很难取得原状砂样，砂土的D 不易测定，工程中更多地用标准贯入度试验来测定砂土的密实度。调查资料表明：砂层中当标贯锤击数N＜20，尤其是N＜10 时，地震时易发生液化，而级配的好坏影响不大。地质形成年代对饱和砂层的抗液化能力有很大影响，年代老的砂层不易液化，新近沉积的则容易液化。 （3）初始应力状态。许多调查资料表明，饱和砂层上的有效覆盖压力σ0具有很好的抗液化作用。一般加压土层的厚度在3m 以上时，下面的砂层比较难以液化。此外在实际上，应该充分利用液化土层上的覆盖土层。 （4）土层的刚度。土层的刚度将决定场地的卓越周期。当建筑物的自振周期与场地卓越周期接近时，就会由于共振而导致震害产生。地震的震害调查结果显示周期约为0.5s 的木房屋，当建造在深厚30m 的软土层上时，破坏率高达30％；当它们建造在硬土和岩石上时，破坏率降低为1%。1988 年的墨西哥发生了强地震，首都墨西哥城距震中约400km，虽然远离震中，但市区高层建筑破坏严重，全部倒塌的房屋达400 多栋。在8 级左右的强地震下，远离震中400km 的，一般情况下不致引起破坏。墨西哥地震是远震时深厚软土层上高层建筑严重破坏的典型实例。类似的震害受土质条件影响的例子还很多。 3.砂土地震液化的判别 从工程的抗震设计要求考虑，需要解决的问题首先是正确判定砂土能否液化，其次是采用什么措施预防或减轻液化引起的层害。工程设计需要的判别内容应该包活： 估计液化的可能性②估计液化的范围；③估计液化的后果。 砂土地震液化的判别思路如下： 一、初判 按照地震条件、地质条件、埋藏条件、土质条件的一些限界指标进行初判。 地震条件方面，一般来说，震级在5级以上的才可以产生液化；也就是液化最低烈度为Ⅵ度。