对我国六种抗震设计规范中液化判别规定的综述和建议
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如何进行地基土的液化判别地基土的液化已严重影响工程建设,在工程勘察过程中,只有采用多种判别方法才能准确判定液化土的存在与分布。
标准贯入试验作为目前阶段液化判别主要手段之一,初步满足了液化土层的评价。
标签:液化方法指标等级0 引言地基土层的液化判别形式是非常复杂的,目前国内外都在进行研究。
通过对以往大量工程试验结果的对比分析,并结合我国现行《抗震规范》,只有通过“二阶段”判别方案,即初步判别和标准贯入试验判别相结合的方式进行才是真实可行的。
才能更好的解决地基的液化判别问题。
1 判别原则根据对多年的工程经验实践资料进行对比分析,发现液化与土层的地质年代、地貌单元、粘粒含量、地下水位深度以及上覆非液化层厚度等有密切关系。
不同的成因类型,往往产生不同的液化现象,利用这些关系可对土层液化进行判别,即初步判别。
初步判别的目的是排除一大批不会液化的工程,避免重复工作,达到省时、省钱的目的。
凡经初步判别为不液化的就不需要进行第二阶段判别,以节省勘察工作量。
其液化判别总体思路如下:2 初步判别由于6度地震区的震害比较轻,《抗震规范》规定,6度时一般不考虑对饱和土的液化判别。
例外情况是对液化沉降敏感的乙类建筑,要按7度的要求进行判别。
地质年代的新老,意味着土层的沉积时间的长短,较老的沉积土层经过长期的固结作用、历次地震作用以及水化学作用影响,是土层密度增大,形成了一定的胶结紧密结构。
因此,地层年代越老,土的固结程度、密实程度和结构性也就越好,抗震性能愈强。
反之愈差。
国外研究表明,饱和松散的水力冲填土差不多总会液化,而且全新世(Q4)的砂类土、粉土对液化也是很敏感的,更新世(Q3)沉积层发生液化的情况罕见。
这一结论迎合了地质年代与液化的相对应的关系。
粉土是粘性土与砂土之间的过渡性土,即IP≤10的土。
由此可见,粘粒含量的多少决定了粉土的性质,如果粘粒含量超过一定限值,使土的粘聚力加大,其性质接近粘性土,抗液化能力将大大增强。
地震区液化地基处理措施分析摘要:液化土地基容易在震动作用使得地基丧失承载能力,呈现出地基土液化的现象。
由于诸如地震作用使得液化土地基发生振动液化,诱发喷水冒砂、滑坡、震陷,加剧建筑地基不均匀沉陷,最终造成建筑物倾斜、开裂甚至倒塌,危及建筑自身的安全,造成人民生命和财产损失,应极力采取必要措施避免液化土地基震动液化带来的不利影响。
关键词:建筑地基;地震液化;处理措施1、概述(液化影响)我国幅员辽阔,地震频发,存在大面积的饱和砂土或粉土地区。
一般来说,砂土和粉土由于黏土颗粒含量较少,粘聚力不高,土骨架承受着长期的自重荷载,在震动作用下,土颗粒会发生振动密实现象。
但在突然的地震作用下,孔隙水不能及时排走,使得出现超静孔隙水压力,降低了土的有效应力,即减少了土骨架的支撑作用,甚至使得土骨架被孔隙水浮托起来,表现为土体近似悬浮在水上的状态,这种现象就是地基土的液化现象。
当土体发生液化时,土的内摩擦角几乎为0,土体的抗剪切承载能力也就趋于0,表现为地基强度破坏,具体来说就是常常伴随冒水、喷砂或流滑,上部建筑物发生巨大的沉陷或明显的倾斜,某些埋藏于土中的构筑物出现上浮,地面有明显变形等现象。
可见,地基土发生液化将给国家和人民带来重大的损失,工程设计和施工单位必须采取行之有效的措施防治地基土发生液化带来的不利影响。
2、建筑地基发生液化判别判断地基土是否液化是判定是否需要采取相应抗液化措施的重要前提,也是评定液化等级和液化影响的重要基础。
根据《建筑抗震设计规范》,对建筑地基而言,液化判别分为初判和详判。
初判的方法主要有地质年代法、粉土粘粒含量法、压重法等,符合三者之一即可判断为非液化地基土,否则为液化土。
地质年代法就是对于地震烈度为7、8度时,当地基土为第四纪晚更新世及以前时,地基土地质年代历史久远,土体密实程度比较高,在震动作用下不容易发生液化现象;粉土粘粒法就是在地震烈度为7、8、9度时粉土的粘粒含量分别不小于10%、13%、16%时,由于粘粒含量高,地基土不容易发生液化现象;压重法即是浅埋天然地基在上覆非液化土层厚度du、地下水位深度dw、基础埋深db、液化土特征深度d0等符合du>d0+db-2或dw>d0+db-3或du+dw>1.5d0+2db-4.5三者之一时,即可初判为非液化土。
4.3 液化土和软土地基4.3.1 饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的液化判别和地基处理,6度时,一般情况下可不进行判别和处理,但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理,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和处理。
4.3.2 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要求不含黄土、粉质黏土。
4.3.3 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:>do+db-2…………(4.3.3-1)dudw>do+db-3…………(4.3.3-2)+dw>1.5do+2db-4.5…………(4,3.3-3)du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——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;udb——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4.3.3采用。
注:当区域的地下水位处于变动状态时,应按不利的情况考虑。
4.3.4 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。
关于《建筑抗震设计规范》液化判别的可靠性及意见
陈国兴;张克绪
【期刊名称】《岩土工程师》
【年(卷),期】1992(004)003
【总页数】5页(P58-61,47)
【作者】陈国兴;张克绪
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TU435
【相关文献】
1.《建筑抗震设计规范》新旧规范液化判别方法的比较 [J], 刘志伟
2.对《建筑抗震设计规范》中地震液化判别公式的讨论 [J], 叶洪东;王志军;别慧中;马燕
3.基于NCEER法与建筑抗震设计规范法的砂土液化判别方法 [J], 冯波
4.基于新建筑抗震设计规范考虑场地土特性的人工波生成及可靠性研究 [J], XIANG Meng-jie;QIN Yun;WANG Xian-jie;YANG Si-zhao;LONG Shi-qi
5.关于对《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》有关内容的局部修改意见 [J],
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地震液化不同判别方法的比较摘要:本文通过通过某工程采用三种不同规范得出的液化判别的结果进行了对比分析,总结出三种抗震规范在进行液化判别式的差异,同时对目前不同的液化判别方法的优缺点进行了论述。
关键字:地震;液化;孔隙水压力;总应力;有效应力;标准贯入试验;抗震设防烈度;概率1砂土液化的概念液化是指饱和砂土或粉土,在周期地震荷载作用下,由于排水通道不畅,形成的孔隙水压力或超孔隙水压力不能及时消散,当土体内的孔隙水压力达到土中上覆总压力时,有效压力趋于零,土颗粒处于悬浮状态,土体会完全丧失抗剪强度和承载能力,变成象液体一样的状态,这种现象成为液化现象。
砂土液化表示在静应力或周期应力作用下产生并保持很高的孔隙水压力,是有效应力降低到一个很小的数值,导致土体在很低的,不变的残余抗剪强度或没有残余抗剪强度的情况下发生连续的变形。
砂土液化液化可用有效应力原理解释,即下式的表达方式:σ=σ′+μ式中:σ—土中总应力;σ′—土中的有效应力;μ—土中的孔隙水压力一般情况下,土体中的总应力是不变的,当在周期性振动荷载(一般为地震荷载)的作用下,孔隙水压力增大,有效应力减少,而土体中的抗剪强度τ=(σ-μ)tgφ(无粘性土);当(σ-μ)趋于零即土体中的总应力等于孔隙水压力时,抗剪强度亦趋于零,即发生饱和土体液化现象。
就液化机制而言,饱和砂土液化可分为两种类型。
一种是渗透液化,即向上渗透的水流当其水力梯度大于土的浮重度时,使土处于悬浮状态。
发生渗透液化的必要条件是由向上的水流流动。
另一种是剪切液化,即在剪切力作用下砂土体积发生压缩,使其孔隙水压力升高到静有效应力,抗剪强度丧失,象液体那样不再能抵抗剪切作用。
这里所说的剪切作用可以是静剪力作用,也可以是动剪力作用。
一般说,象地震、爆炸等应起的剪切作用历时都很短。
例如,地震的历时也就是几十秒。
在这样短的时间内,排水作用是很小的。
因此,地震时饱和砂土液化常被认为是在不排水条件下发生的。
液化土层的判别及处理措施浅析摘要:在地震作用下,饱和状态的砂土或粉土中的空隙水压力上升,土中的有效应力减小,土的抗剪强度降低,达到一定程度时,土颗粒处于悬浮状态,空隙水压力迅速释放,导致土中有效应力完全消失,土体丧失承载能力,土变成了可流动的水土混合物,此即为地基土体液化。
唐山地震、汶川地震和日本阪神地震震害表明,因地基砂土液化对建筑物造成的破坏非常严重。
具体表现为地面喷砂冒水、建筑物基础沉降量大和倾斜严重的现象,甚至失稳、倒塌,从而造成了很大的生命和财产损失。
因此,如何避开液化危险地段修建房屋,如何处理存在液化土层的不利地段地基,如何采取减轻液化影响的基础和上部结构处理的措施,是地基基础设计在液化场地中需重点解决的问题。
关键词:岩土工程;地震液化;液化判别;抗液化措施一、前言近年来,全世界范围内地震频繁,唐山地震、日本阪神地震、汶川地震、福岛地震、墨西哥近海沿岸8.2级地震等对人类社会的生产生活秩序破坏非常严重。
而且随着社会经济的快速发展,大体量的高层及超高层建筑层出不穷,建筑结构的重要性不断提高。
怎样才能设计出安全且经济合理的方案,这就为基础位于液化土层上的地基基础设计带来了巨大的挑战,这也是每一位设计者值得深入思考的问题。
根据以往地震现场资料,判定现场某一地点的砂土已经发生液化的主要依据是:(1)地面喷水冒砂,同时上部建筑物发生巨大的沉陷或明显的倾斜,某些埋藏于土中的构筑物上浮,地面有明显变形。
(2)海边、河边等稍微倾斜的部位发生大规模的滑移,这种滑移具有“流动”的特征,滑动距离由数米至数十米;或者在上述地段虽无流动性质的滑坡,但有明显的侧向移动的迹象,并在岸坡后面产生沿岸大裂缝或大量纵横交错的裂缝。
(3)震后通过取土样发现,原来有明显层理的土,震后层理紊乱,同一地点相邻位置的触探曲线不相重合,差异变得非常显著。
二、液化判别人们在工程建设时考虑全部消除或部分消除场地液化对工程建设的影响,这就需要在工程建设前期对饱和砂土和粉土进行液化判别,进而指导设计、施工。
(2019年第2期丿Development and Innovation|发展与创新|・233・地震液化机理、判别及其危害性评价朱贵兵(上海市水利工程设计研究院有限公司,上海200061)摘要:饱和砂(粉)土和砂土液化是典型的地震灾害现象之一,可引起地基失效、地面沉降和滑移等地面破坏。
本文针对地震液化问题,扼要分析砂土液化的形成机理、影响因素,介绍几种常用液化判别方法以及不同水平的液化危害性评价方法。
关键词:地震液化;液化机理;液化判别:危害性评价中图分类号:TU413文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2019)02-0233-02我国地震活动频率高、分布广、强度大,给经济发展带来了严重损失。
由地震引起的场地砂土液化是工程场地条件评价中的必要环节和重要内容。
1砂土液化机理饱和砂(粉)土是由砂(粉)颗粒和孔隙水组成的复合体,在地震荷载的作用下使得土的有效应力为零、土颗粒处于悬浮状态的这一过程称为砂土的液化,分为 振动液化和渗流液化两个过程[,1«1.1振动液化不含或含少量粘性土的砂、粉性土是地震液化的主体,这类土仅靠颗间摩擦力承受外力和维持稳定性:t=a tan<t>o依据有效应力原理,饱和砂土的抗剪强度低于干砂的抗剪强度:t=(o-p w0)tan4>=o■tan式中:。
、。
分别为总法向应力和有效法向应力;P m为孔隙水压力;tan e为砂土的内摩擦系数。
地震发生时,松散饱和砂土中砂颗粒在地震的反复作用下逐渐趋于密实而产生附加孔隙水压力,此时的砂土抗剪强度将更低:T=[°-(Pwo+APw)]tan4>=[o-p w]tan<t>式中:Ap”为附加孔隙水压力;p”为总孔隙水压力。
当振动持续、附加孔隙水压力不断增大时,砂土的抗剪强度持续降低直至完全丧失而使砂土处于悬浮状态。
1.2渗流液化当砂土受振液化后,对某一深度z,孔隙水压力:Pw=P*o+APw=°,0=P mgz.PwO=P wgz>则AP«=(P m-P w)gZo所以超孔隙水压力随砂土深度的增加而增大。
工程中偶尔遇到此类情况:采用标准贯入试验按《建筑抗震设计规范》4.3节判别液化,计算每个钻孔的液化指数IlE,按表4.3.5“综合划分地基的液化等级”:当液化指数0<IlE≤5时,地基液化等级为轻微;当液化指数5<IlE≤15时,地基液化等级为中等。
如果各钻孔的液化指数IlE处于界限值两侧(如IlE介于3~8),该如何“综合划分地基的液化等级”?曾与总工、同事探讨过此问题,也在网上查阅了一些不同地区的勘察报告,主要有三种方法:1、根据各钻孔的液化指数IlE值,按表4.3.5于平面图中划分出轻微液化及中等液化区域;2、采用各钻孔的液化指数IlE的平均值,按表4.3.5划分地基的液化等级;3、安全原则,当地基的液化等级介于轻微~中等时,划分为中等液化。
先谈谈我对这三种观点的看法:1、首先,钻孔有间距(比如15~30m),用各点的成果来画出一条平面的分界线,那么这条界限必然是模糊的,是画在两孔中间,还是往那边偏差点呢?再则,假设一幢楼有4个钻孔控制(矩形角点布孔),如果其中两孔的液化指数IlE小于5,另外两孔大于5,将一幢楼划分到两个液化等级区域里了,设计部门会如何处理呢?我想应该是按中等液化考虑处理整幢楼而不会只处理半幢楼吧。
如是这样,那划分这区域又有何意义?2、如果按各钻孔IlE的平均值评价为轻微液化,那么对于IlE大于5的那些钻孔控制的区域,是否有些冒进?如果评价为中等液化,对于IlE小于5的那些钻孔控制的区域会造成不必要的浪费。
3、对轻微液化的部分会造成不必要的浪费。
哪个做法更合理呢?或者有更好的方法,请各位指点。
鄙人毕业于2008年,才疏学浅,经验浅薄,有幸于此论坛向高老师及各位前辈们学习,荣幸之至,感激不尽!1. 这位网友提出了一个有些网友曾经提出过的问题,但他不仅提出问题,而且也介绍他们讨论的情况,提出了几种方法,对这些方法,还说明了他自己的见解。
这是非常好的一个提问的范式,是动了脑筋的,值得提倡;2. 评价液化时,如何根据各个标准贯入判别孔的液化等级,综合评价场地的液化等级?有些网友希望规范能够给出一个综合评价的方法可以遵循,特别在实行了施工图审查的制度以后,审图希望评价能有规范的依据,似乎工程师只能事事按规范说话才行,如果是工程师自己的经验与判断,好像总是放不到台面上来似的;3. 在修订规范时,也考虑过这个问题,最后认为,场地液化的综合评价应该由岩土工程师根据场地的具体情况作出判断,在规范中给出综合评价的方法是不现实的,不可能设计一套供工程师评价的程序,只要往里一代,结果就出来了;4. 液化判别是按点计算是否液化,按孔判别液化等级的方法是一种经验的估计方法,考虑了影响液化的一些因素,但液化指数仅是一种趋势分析的结果,并不是可以加减处理的物理量,不能对其进行统计计算;5. 液化是一个宏观现象,判别的结果是划分为几个等级以选择工程措施的方法,按孔划分的等级来评价整个场地的液化等级时,不是依靠数学的计算,而是根据场地与工程的条件,作出整体的判断与评价;6. 综合评价时,还必须考虑更多无法量化但对场地液化严重程度有重要影响的因素,例如,液化土层的产状,是水平层还是倾斜土层,液化土层是否在斜坡上出露,液化土层上覆土层的性质与厚度,液化等级在平面上是无序分布还是出现某种规律性。