砂土液化判别实例

摘要: 在广州地铁工程砂土地震液化判别过程中，考虑了地铁结构与液化土层的相互作用。

通过大量的现场实验、室内动三轴实验，总结了水平场地、区间、车站土层液化分布情况和液化特点; 为了提高液化判别精度，进一步详细地对比和检验了现场和室内的判别结果，分析了液化土层与结构的空间相对位置以及结构对液化势的影响，所采用的多参数和多手段的液化判别技术为合理的抗液化设计提供帮助。

关键词: 广州地铁; 砂土; 地震液化判别引言有建筑物地基的地震液化问题至今研究得很少，原因可能是没有明确区分开场地和地基的差异，另一方面由于建筑物的存在使得问题变得更加复杂。

有建筑物存在的饱和砂土和粉土地基，其液化情况无疑地还应与建筑物的存在情况有关，不是能和场地液化情况等同的。

特别是对重大建筑又无法避免地必须修建在可液化地基上时，如有些地铁的地基位于砂层中，所以必须给予足够的重视。

重点建筑物地基的液化判别及危害性分析与预测与场地不同，应考虑上部结构存在的影响和土体与结构体的相互作用，上部结构存在首先使地基中动、静应力发生较大变化，不仅正应力发生变化，而且剪应力也发生变化，总之，不像场地那样简单。

广州地铁二号线东部砂层地震液化判别问题是一个目前抗震规范中尚未完全解决的问题，关键在于已有的抗震规范都是针对自由场地，对于广泛存在的有建筑物或构筑物的场地液化判别不适用 [1-8]。

1 现有液化判别方法的分析影响液化的因素主要有土壤的松散程度、土壤介质结构、颗粒特性、侧压力系数和固结状态、土壤的地质年代、应变历史等等。

自由场地的液化判别方法主要有 Seed 简化法、经验公式法、概率与统计方法和土层反应分析法 [10]。

( 1) Seed 简化法是最早提出的自由场地液化判别方法，也是目前普遍接受的方法之一，其判别的主要步骤为: A) 给定的最大地面加速度下的饱和砂土承受的水平地震剪应力; B) 饱和砂土单元发生液化所需的剪应力，由试验确定; C) 比较上述两种剪应力的大小，从而判别是否发生液化。

地震砂土液化的判定方法
1. 观察地表啊！你想想，如果地震后地面突然像变成了一锅粥一样，砂土和水混在一起，到处流淌，那不是砂土液化了还能是什么呀！就好比做蛋糕时，面糊稀了到处淌一样。

比如那次我们在海边看到的场景，地面就是这种情况啊！
2. 看看建筑物的沉降情况呀！要是房子莫名其妙地往下陷，出现倾斜或不均匀沉降，那很有可能是砂土液化在捣鬼呢！这就像人站不稳要摔倒一样明显嘛！我记得隔壁小区那次地震后就有几栋楼出现了这样的情况。

3. 注意地下水位的变化嘛！要是地震后地下水位突然上升很多，变得异常，那可要小心砂土液化哦！这就如同河水突然涨起来一样惊人。

我们村那次地震后就出现了这种情况呢！
4. 听听有没有异常的声响呀！如果有那种咕噜咕噜像冒泡一样的声音从地下传来，很可能就是砂土液化的信号啦！就好像开水烧开了咕嘟咕嘟响一样。

上次在工地就听到了类似的声音。

5. 检查一下基础设施嘛！比如地下管道啊，如果它们扭曲变形甚至破裂了，那极有可能是砂土液化导致的呀！这不就和我们玩的橡皮泥被揉变形了一个道理嘛！记得有个地方地震后水管就是这样破的。

6. 多留意地面有没有喷砂冒水的现象呀！要是突然有砂和水从地下喷出来，那肯定是砂土液化在搞鬼啦！就好像火山喷发一样让人惊讶。

那次地震后在公园里就看到了这样让人震惊的场面。

总之，通过这些方法去判断砂土液化准没错！要仔细观察、用心留意呀！。

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。

砂土液化判别
通过勘察揭示，场地内存在粉土、中砂以及粉砂，应对其进行液化判别。

根据室内颗分实验成果，勘察场地范围内③1粉土的粘粒含量13.8~16.4%，③2粉土的粘粒含量13.9~16.4%，由于勘察场地抗震抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）4.3.3条相关规定，该粉土可判为不液化土。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）4.3.3条的有关规定，根据钻孔标准贯入试验资料，采用标准贯入试验法判别如下：
液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）4.3.4进行计算：
[]
c
w s cr d d N N ρβ3
1.0)5.16.0ln(0-+=
式中：N 0――液化判别标准贯入锤击数基准值，本工程取10；
ρc――粘粒含量百分率（%），本工程取3； ds――饱和土标准贯入点深度（m ）； d w ――地下水位（m ）；
β――调整系数，本工程取1.05m 。

本次勘察结合标贯成果对勘察区中砂、粉砂进行砂土液化评价，根据在各钻孔内进行的标贯试验成果，经计算，所得成果见表5.2.3-1。

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。

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：du ＞do＋db－2dw＞do＋db－3du ＋dw＞1.5do＋2db－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；du——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]cρ/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。

砂土液化判别基本原理、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。

液化土的判别与计算一、判别依据《建筑抗震设计规X》GB50011-2010：第条：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20mX围内土的液化；但对本规X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只判别地〔不经杆长修正〕小于面以下15mX围内土的液化.当饱和土标准贯入锤击数N或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应别为液化土.[第条：1本规X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X围]X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、判别方法第条：饱和粉土与饱和砂土的液化判别1、地质年代为晚更新世〔Q3〕与以前的地层,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-22〕d w> d u +d b-33〕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与淤泥质土层扣除；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.基础埋置深度〔m〕,不超过2m时应采用2m；db---d0---1、标准贯入锤击数临界值N cr1〕标准贯入锤击数临界值N cr 计算公式液化判别标准贯入锤击数临界值N cr 按下式［GB50011-2010第条式〔〕］计算：N cr =N 0β［ln<0.6 ds+1.5>-0.1 dw ］pc /3s d W —地下水位深度〔m 〕〔取被计算孔的稳定水位深度〕；pc —粘粒百分率含量,当小于3或为砂土时取3〔此时实际pc /3=1〕, ※这里须注意一点,当不是砂土且不小于3时应按实际值代入计算； β—调整系数,设计地震分组为第一组,取0.80;第二组取0.95;第三组取1.05.2〕当饱和土标准贯入锤击数N i 〔不经杆长修正〕小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判别为液化土. 2、液化指数I iE1〕液化指数I iE 计算公式"I iE 〞计算公式见GB50011-2010-式:I lE ＝ ∑=n 1i [1-N i /N cri ]d i W i式中 n---判别深度X 围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数N i 、N Cri —分别为i 点标准贯入锤击数的试验值与临界值,当实测值大于临界值时应取临界值；当只须判别15mX 围深度内的液化时,15m 以下的实测值可按临界值采用；d i ---i 点所代表的土层厚度〔m 〕,可取与该标贯试验点相邻的上、下两标贯试验点深度差的一半,但上界不高于地下水位埋深,下界不深于液化深度；W i ---i 土层单位土层厚度的层位影响权函数值〔单位为m -1〕,当该层中点深度不大于5m 时应采用10,等于20m 时应取0值,5～ 20m 时应按线性内插法取值.※：本人建议从小于5m 至等于20m 的线段平分为16段〔从<5m 、5ｍ、6ｍ……20ｍ〕,则计求以下各中点深度W i 可按W i =9.375-0.625<i-5>计算〔结果按4舍5入取值,精确到0.01〕, 式中i 为计算层的中点深度,单位为m.※：这里必须注意:计算公式计算的I iE 是每个钻孔各标准贯入试验点总数之和,即同时存在饱和粉土与饱和砂土时,应一并计算.2〕液化等级判别三、计算实例1、实例资料注: 标贯试验点底深栏"〔1〕1.30〞中〞〔1〕〞为试验点编号i.余同.W i见液性指数计算一节.2〕、地下稳定水位埋深有两种情况:一是3.40m,二是1.95m；粉土②粘粒含量6～8%〔平均值7.4%〕；场地抗震设防烈度7度,设计地震分组第一组.2、计算与评价:1〕标准贯入锤击数临界值N cr计算与判别〔1〕己知水位埋深dw=3.40m,则0.1 dw=0.34；按规X规定,液化判别标准贯入锤击数基准值N0=10; β=0.8.则Nβ=8；粉土②中粘粒含量百分率平均7.4,其pc/3=0.637,粉砂③按规X规定取3%,其pc/3=1.分别代入后：粉土②的N0βpc/3=,N cr=4.752［ln<0.6 ds+1.5>-0.34］；粉砂③的N0βpc/3=8,N cr=8[ln<0.6 ds+1.5>-0.34]计算标准贯入锤击数临界值N cr.N3：Ncr=5.096［ln<0.6 ×3.75+1.5>-0.34］=5.00<N3=9击,为不液化土N4：Ncr=5.096［ln<0.6 ×5.05+1.5>-0.34］=5.97<N4=8击,为不液化土N5：Ncr=5.096［ln<0.6 ×6.10+1.5>-0.34］=6.63<N5=7击,为不液化土N6：Ncr=8［ln<0.6 ×7.05+1.5>-0.34］=11.25>N6=9击,为液化土N7：Ncr=8［ln<0.6 ×8.10+1.5>-0.34］=12.08>N7=7击,为液化土〔2〕己知水位埋深dw =1.95m,则0.1 dw=0.195；其他条件未变,分别代入后：粉土②的Ncr =4.752［ln<0.6 ds+1.5>-0.195］；粉砂③的Ncr=8[ln<0.6ds+1.5>-0.195]计算标准贯入锤击数临界值Ncr.N3：Ncr=5.096［ln<0.6 ×3.75+1.5>-0.195］=5.74<N3=9击,为不液化土N4：Ncr=5.096［ln<0.6 ×5.05+1.5>-0.195］=6.07<N4=8击,为不液化土N5：Ncr=5.096［ln<0.6 ×6.10+1.5>-0.195］=7.37>N5=7击,为液化土N6：Ncr=8［ln<0.6 ×7.05+1.5>-0.195］=12.41>N6=9击,为液化土N7：Ncr=8［ln<0.6 ×8.10+1.5>-0.195］=13.24>N7=7击,为液化土2〕液性指数计算〔1〕i点所代表的土层厚度d i计算根据资料表,i点所代表的土层厚度d i计算成果如下：d3=〔5.05+3.75〕/2-3.40=1.00〔m〕或d3=〔5.05+3.75〕/2-3.25=1.15〔m〕※注：前式取"3.40〞是上界不高于地下水位埋深3.40m,后式取"3.25〞是水位高于本试验层上界〔顶板〕.d4=［〔6.10+5.05〕/2-〔5.05+3.75〕/2］=〔6.10-3.75〕/2=1.175〔m〕d5=6.15-〔6.10+5.05〕/2=0.575〔m〕注：取"6.15〞是下界不深于液化深度,d7处"8.20〞情况相同.d6=〔8.10+7.05〕/2-6.15=1.425〔m〕d7=8.20-〔8.10+7.05〕/2=0.625〔m〕〔2〕i点所在土层的中点深度z i与对应层位影响权函数值计算根据资料表,计算i点所在土层的中点深度z i〔等于i点所在土层的的上界加i点所代表的土层厚度d i的二分之一〕,并计算确定W i的值：Z3=3.40+ d3/2=3.90〔m〕,W3=10或Z3=3.25+ d3/2=3.825〔m〕,W3=10Z4=3.75+ d4/2=3.75+1.175/2=4.338〔m〕,W4=10Z5=5.05+d5/2=5.05+0.575/2=5.338〔m〕,W5=9.375-0.625×<5.338-5>=9.16 Z6=6.15+d6/2=6.15+1.425/2=6.863〔m〕,W6=9.375-0.625×<6.863-5>=8.21 Z7=7.05+d5/2=7.05+0.625/2=7.363〔m〕W7=9.375-0.65×<7.363-5>=7.90※以上计算表明:标准贯入试验i点所在土层的中点深度z i等于上一土层厚度底界深度加上i点所在土层厚度的一半.〔1〕地下水位埋深3.40m时: I iE=〔１－9／11.25〕×1.42５×8.21+〔１－7／12.08〕×0.62５×7.90=2.34+2.08=4.42<6,轻微液化〔2〕地下水位埋深 1.95m时: I iE=〔１－7／7.37〕×0.５75×9.16+〔１－9／11.25〕×1.42５×8.21+〔１－7／12.08〕×0.62５×7.90=0.26+2.34+2.08=4.68<6,轻微液化注:上表中临界值N cr 与液化指数I iE 两栏内黑色为地下水位埋深3.40m 时计算结果,红色为水位195m 时的结果.3〕场地水位埋深3.40m,略低于粉土②顶界,表明粉土②的大部分与其下粉砂③处于地下水位之下,属应进行液化判别的饱和土层.粘粒分析表明,粉土②中含量百分率6～8〔平均值7.4〕小于规X 规定抗震设防烈度7度场地所对应的"10〞,初判地震时可能产生液化；经标准贯入试验判别法判别,粉土②的标准贯入锤击数N 0〔见资料表,未经杆长修正〕大于液化判别标准贯入锤击数临界值N cr [见本节〔4〕标准贯入锤击数临界值N cr 与液性指数计算成果表],为不液化土层；当地下水位埋深1.95m 时,孔深6.10m 处标准贯入锤击数N 0小于液化判别标准贯入锤击数临界值N cr ,为液化土;〔两种水位条件下〕粉砂③的标准贯入锤击数N 0小于液化判别标准贯入锤击数临界值N cr [见本节〔4〕标准贯入锤击数临界值N cr 与液性指数计算成果表],为液化土层.液性指数I iE =4.42〔4.68〕,液化等级轻微.。

文章编号:1004)5716(2004)02)0001)02中图分类号:TU19512文献标识码:B #岩土工程#砂土液化影响因素及其判别方法杨健,陈庆寿(中国地质大学,北京100083)摘要:砂土液化受动荷条件、埋藏条件和土性条件的制约,在进行砂土液化判别时不能从某一方面或某一统计公式简单评判。

综合考虑各影响因素,采用多因子判别分析法加以判别。

关键词:砂土液化;影响因素;判别方法饱和砂土或粉土在地震力作用下,受到强烈振动后土粒处于悬浮状态,致使土体丧失强度而地基失效的现象称砂土液化。

砂土液化是一种典型的突发性地质灾害。

我国1966~1976年期间先后发生的邢台、海城和唐山三次强地震事件,都发生了大范围的液化,造成严重损害。

饱和砂土和粉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S为:S=[R-(p w+$p w)]tg U式中:R)))法向应力;p w0)))静孔隙水压力;$p w)))超孔隙水压力;U)))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, $p w不断累积叠加而增大,最终可抵消R而使土体的抗剪强度完全丧失。

其现象就是发生喷水冒砂、地表塌陷。

1砂土液化影响因素砂土液化的影响因素很多,归纳起来有三大类:一类是动荷条件;一类是埋藏条件;另一类是土性条件。

1.1动荷条件动荷条件主要指的是震动强度和持续时间,震动强度以地面加速度来衡量,震动强度大,地震地面加速度就大,相同条件下的饱和砂土层就容易被液化。

震动持续时间长,往往意味往复加荷次数多,反之则少。

因此地震持续时间越长,砂土越可能液化,在地震地面加速度相同的条件下,持续时间短不液化的砂土层,在经受较长时间的震动后可能会发生液化。

1
111111111
根据上表判定结果，该土层（地基）具液化性，按建筑抗震设计规范（GBJ 11-89）（3.3.4）式计算其液化指数，判断液化等级列如下表 。

d u --上覆非液化土层厚度（m ），扣除淤泥及淤泥质土层厚度（m ）； d b --基础埋置深度（m ），不超过2m 时按2m ； d 0--液化土层特征深度（m ），粉土按6，砂土按7。

饱和砂土或粉土液化初步判定：
深圳地区（地震裂度7度区）：①Q 3及其以前地层以及粉土的粘粒（粒径<0.005mm 颗粒)含量(7度区)>10%时为不液化土；②采用天然地基时，上覆非液化土层厚度和地下水深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响。

否则，从以下三式予以判别：注：d w --地下水位深度（m ），采用多年平均高水位；
①d u >d 0+d b -2 ②d w >d 0+d b -3 ③d u +d w >1.5d c +2d b -4.5
i i i。

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。

震持续时间和地震烈度大小：根据调查表明，地震烈度越高时，地面运动强度就越大，极易发生液化现象。

城市地理168沪通长江大桥砂土液化问题的判别分析沙小兵（中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北　武汉　４３００００）摘要：饱和砂土地震液化是土动力学与岩土地震工程的重要研究课题，地震液化导致的承载力丧失、液化土体变形及水平向流动是基础破坏的关键原因。

本文以沪通长江大桥为工程实例，分析不同液化判别方法，利用标准贯入法、静力触探法及剪切波速法等原位测试成果，对沪通长江大桥桥址处饱和砂土进行液化判别，给出沪通长江大桥桥址饱和砂土的液化判别结果，为工程设计施工提出建议。

关键词：液化；饱和砂土；标准贯入；静力触探；沪通长江大桥1、地震液化的影响分析地震液化是土动力学与岩土地震工程的重要研究课题之一，据统计，地震震害大多数是由于地基土体液化引起的，各种岩土工程震害几乎都是由砂土液化或粘土软化所致。

地震液化引起的土体变形和侧向流动是导致桥梁、坝坡、道路及生命线工程等建筑物和基础破坏的主要原因。

地震发生时，往往伴随饱和可液化土的液化现象的发生。

饱和可液化土的液化造成的危害是十分严重的，给人民的生命和财产造成了巨大损失。

1995年阪神大地震中阪神高速公路的5号线发生了大面积的砂土液化，造成大量高速公路、高架铁路、新干线、桥梁发生倾斜倒塌，水、电、气等生命线工程严重破坏，高层或中高层建筑物底部或中部被剪断，港口码头发生下沉倾斜，大面积土体发生侧向流动。

据资料反映，全震灾区共死亡5400余人（其中4000余人系被砸死和窒息致死，占死亡人数的90%以上），受伤约2.7万人，无家可归的灾民近30万人，毁坏建筑物约10.8万幢； 饱和可液化土液化的宏观标志是引起地面喷水冒砂、地基不均匀沉陷、地裂滑坡、建筑物产生巨大的沉降和严重倾斜甚至失稳造成建筑物的破坏、道路路基滑移、路面纵裂、桥梁落架、农田被破坏、平整土地形成丘陵状、农作物减产等。

对于桥梁工程而言，地震液化导致的承载力丧失、液化土体变形及水平向流动是基础破坏的关键原因。

2、工程概况上海至南通铁路是我国沿海铁路的重要组成部分，是上海以及浙江部分地区与江苏北部、上海与山东东部等地区最便捷的铁路运输通道，同时也是上海至南通城际铁路的组成部分。