饱和砂土液化判别方法中问题浅析

砂土液化的判别及处理建议前言：本文就目前的国内外的研究成果和实验方法作了一个总体的概括，指出现阶段对砂土液化研究中存在的一些问题。

并对砂土液化问题研究的趋势提出了一些观点。

饱和的松散砂土在动荷载作用下丧失其原有强度而急剧转变为液体状态，即所谓振动液化现象。

这种振动液化现象是一种特殊的强度问题，它以强度的大幅度骤然丧失为特征。

砂土地层液化使得地基失效从而导致房屋开裂。

因此判断砂土地基与否以及对可能液化砂土地基进行处理，是非常有必要的。

1 振动液化的机理和影响因素1.1 饱和砂土的液化机理饱和砂土是砂和水组成的两相复合体系——砂粒堆积成土的骨架，而砂粒孔隙间充满了水。

饱和砂土的液化机理有三种：(1) 砂沸是指当一个饱和砂沉积体中的孔隙水压力由于地下水头变化而上升到等于或超过它的上覆有效压力时，该饱和砂沉积体就会发生上浮或“沸腾”现象，并且全部丧失承载力。

(2) 流滑是饱和松砂的颗粒骨架在单程或剪切作用下，呈现出不可逆的体积压缩，在不排水的条件下，引起孔隙水压力增大和有效应力剪小，最后导致“无限度”的流动变形。

(3) 循环活动性主要曾被发现于相对密度较大的（中密以上到紧密）饱和无粘性土的固结不排水循环三轴或循环单剪和循环扭剪和循环试验中[1]。

为了浅显地说明问题，假定振前砂土骨架是一些均匀圆颗粒砂堆积成的松散结构，如图1-a所示，当其受到水平方向的动剪应力作用后，显然，土骨架由不稳定的堆积状态趋向稳定的堆积状态，颗粒靠紧，体积缩小，如图1-c。

在由松变密过程中，孔隙间充满的水在振动中受颗粒挤压，短时间内无法排出，故瞬间孔隙水压力上升，颗粒间有效压力减小，砂粒间相互脱离接触，处于悬浮状态，原来的砂水复合体系变为砂水的悬液体系。

通常地基内部的砂层首先发生液化，随之在砂层内产生很高超静水压力，为了消散水压力，在一定条件下就会引起地下水自下向上的渗流。

当水在上覆土层的渗流水力梯度超过流线上的临界水力梯度时，原来在振动中没有液化的上覆土层，在渗透水流作用下发生浮扬现象，也产生了“液化”，上涌的水带着砂粒冒出地面，即“喷水冒砂”现象。

浅谈海洋饱和砂土液化及判别方法作者：王虎刚来源：《价值工程》2014年第22期摘要：砂土在地震荷载作用下极易发生液化，液化土地基对建筑物造成的危害不可忽视，特别地在海洋这种复杂的环境条件下，带来的危害可能更大。

本文首先介绍了砂土液化给人类带来的灾难，然后介绍饱和砂土液化的机理、影响因素和判别方法，其中重点介绍了现阶段海洋工程中国内外使用的液化判别方法，并以我国南海某平台场址为例加以说明。

Abstract： The sandy soil is prone to be liquefied under seismic excitations， and the harm of liquefied soil foundation to the buildings is non-ignorable， particularly in the complex environment of marine conditions， the damage could be even greater. This paper firstly introduces the disasters that liquefaction bring to mankind， and then introduces the mechanism of liquefaction of saturated sand， influencing factors and identification methods， which focuses on the methods of liquefaction that used both at home and abroad in Ocean Engineering at this stage， and it is illustrated by the example of South China Sea platform.关键词：地震；砂土液化；影响因素；孔隙水压力；判别方法；平台场址Key words： earthquake；liquefaction；influencing factors；pore water pressure；identification method；platform sites中图分类号：P315.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）22-0317-030 引言我国是一个多地震的国家，在以往的多次强烈地震中，由于砂土液化造成的各种灾害已经成为一种不可忽视的地震破坏现象。

浅析砂土的液化判别及其影响因素摘要：简述了砂土液化的危害，从内因（土的颗粒组成、密度、埋深条件、地下水位、沉积环境和地质历史等）和外因（地震动强度和持续时间等）分析了砂土液化的机理及影响因素。

采用标准贯入试验判别液化时，应先进行初判，有液化可能性时再进行详判，通过工程实例，论证了用标准贯入试验公式详判时，应采用场地整平后的地面标高计算，地下水深度按设计基准期内年平均最高水位或近期内年最高水位计算，并分析了标准贯入试验操作误差对锤击数准确性的影响。

提出当同场地的液化等级不一致时应进行液化分区，结合具体情况采取抗液化措施，以节省造价，保证工程安全。

关键词：砂土液化；标准贯入试验；地下水；液化分区；处理措施SAND LIQUEFACTION AND ITS INFLUENTIAL FACTORS1. Survey of Professional College， Beijing Urban Construction Exploration & S urveying Design Research Institute Co.， Ltd.， Beijing 100101；2. State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment， E ast China Institute of Technology， Nanchang 330013；3.Institute of Geology， Chinese Academy of Geological Sciences， Beijing 1000 37；4. Project Management Department，CECEO LiuHe Talroad Environmental Technology Co.，Ltd.， Beijing 100085Abstract： This paper describes the liquefaction hazards， from internal facto rs （soil particle composition， density， depth conditions， groundwater， se dimentary environments and geological history， etc.） and external （ground m otion intensity and duration， etc.） analysis of sand liquefaction The mechan ism and influence factors. Standard penetration test discriminant liquefaction，should be the initial impression， there is the possibility of further detailed liquefaction negotiations， through the engineering example， demonstrated t he use of standard penetration test formula detailed negotiations， the venue should be used after leveling the ground elevation calculated according to the design water depth of the base period， the average highest water level or the highest water level calculated in the near future， and analyzes the operation of standard penetration test number of errors on the accuracy of the hammer. R aised the level of inconsistency with the site of liquefaction and liquefaction zoning should be carried out， combined with specific anti-liquefaction meas ures taken to save cost and ensure construction safety.Key words： Sand liquefaction； Standard penetration test； Groundwater； Liqu id partition； Treatment measures0 引言由地震产生的地基土液化危害已被工程界普遍认识和接受，地基土的液化是造成各类工程地基失效的首要原因。

液化判别中的初判探讨摘要：本文结合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010 2016年版）中对于饱和砂土液化判别常见的几个问题，结合液化的概念对初判公式和详判公式进行阐述，以助于加深相关人员对液化判别公式的理解。

关键词：初步判别不考虑液化；地下水位是深度；上覆盖非液化土层厚度；基础埋置深度；液化特征深度1、引言《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010 2016年版）4.3.3条2款对于可不考虑液化影响的情况以公式的形式给出规定，这些规定给出的依据是基于怎样的考虑，怎样理解三个条件间的关联。

2、液化的产生原因及其影响因素砂土受到震动趋于密实，体积减少，来不及排除的孔隙水承受压力，导致有效应力减少，当有效应力接近零时，土体液化。

影响土体液化的因素既有内因也有外因。

砂的粗细、密度、级配、生成年代等属内因，包括地下水位、埋深、地形等土体静应力状态，以及应力幅值大小、变化规律、作用次数和排水条件等属外因。

3、液化判别的不同方法关于场地液化判别的方法大致有四种：Seed简化分析法、经验公式法、概率与统计法、土层反应分析法。

Seed分析法简单明了，广泛应用，但确定较为粗略；经验法、概率法都是基于震害调查，参数单一，公式简单，但不能考虑到各种条件、因素的影响，各种不确定因素难以定准，土层反应分析法考虑因素可以较多，计算严密，但需要材料参数和荷载参数选用适当合理有一定难度。

因此规范目前液化判别仍按经验通过初步判别和采用标准贯入试验两步判断。

4、《建筑抗震设计规范》基于上覆非液化土层厚度、地下水位深度、基础埋深因素对可不考虑液化影响的判别，以及表达假定《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010 2016年版）根据宏观调查，砂土和粉土当覆盖层厚度或地下水位深度超过下表界限未发现土层液化现象的经验参数。

土层不考虑液化时覆盖层厚度界限值和地下水位界限值表1基于上述经验参数，综合基础埋深，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010 2016年版）中4.3.3条给出下述规定：对于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：比较液化土特征深度与可不考虑液化影响的上覆盖非液化土层厚度，可知（1式）中的液化土特征深度即是表2中土层不考虑液化时覆盖层厚度界限值，因此（1式）可改写为，其中项即为考虑基础埋深大于2m时的修正项。

浅析岩土工程勘察中关于饱和砂土层的地震液化判别【摘要】结合工程实例对慈溪市杭州湾新区的饱和砂土层进行地震液化判别，浅析并利用其中最快捷简易的方法，论证饱和砂土层能否选作第一持力层，从而为该地区的岩土工程勘察提供有益的经验。

关键词：饱和砂土层地震液化判别标准贯入1.前言松散的砂土层受到震动时有变得更紧密的趋势，但饱和砂土层的孔隙全部被水充填，因此这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力的骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力（有效压力）减小，当有效压力完全消失时，砂土层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成象液体一样的状态，这就是饱和砂土层的液化现象。

其地表特征通常表现为地面喷水冒砂，海边、河边等稍微倾斜的部位会发生大规模“流动”的滑坡等，从而对地面建筑物造成毁灭性破坏。

因此，在先期进行的岩土工程勘察过程中，饱和砂土层的液化判别对于建筑工程来说具有十分重要的意义。

下面联系实例关于如何对饱和砂土层进行液化判别进行浅析。

2.工程概况慈溪杭州湾新区企业职工生活区一期工程拟建住宅楼49幢，楼高3-6层，管理用房2幢，占地面积约11.2万平方米。

3.场地工程地质条件场地属宁绍平原的一部分，系900年来淤涨而成，十一世纪后，杭州湾南岸基本处于淤涨状态，同时人类对土地的需求日益迫切，筑塘围涂活动日趋频繁，逐步形成扇形状陆地突出于杭州湾。

由于人类活动的影响，原始微地貌形态已被人为地貌所替代。

上部软土覆盖层厚大于50米，以Z51钻孔为例，勘探深度以浅地层结构如下：0-1.20米为冲填土，灰黄色，松散-稍密；1.20-2.60米为粉质粘土，灰黄色，湿-饱和，软塑，局部粉粒含量较高；2.60-6.20米为粘质粉土，灰-灰褐色，湿，稍密-中密，标准贯入击数N=8-22击，局部见粉砂团块及薄层，夹少量贝壳碎屑；6.20-13.30米为砂质粉土，灰-灰褐色，湿，中密，标准贯入击数N=15-29击，切面粗糙无光泽，摇震反应迅速，韧性差，干强度低，局部见粉砂团块及薄层，夹少量贝壳碎屑；13.30-19.00米为粉砂，灰黄-灰褐色，局部灰绿色，饱和，稍密-密实，标准贯入击数N=9-40击，局部见粉土块及薄层；19.00米以下为淤泥质土和粉质粘土，夹有薄层状砂质粉土和粘质粉土。

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。

砂土地基液化机理与判别问题探讨优化摘要：地基液化是一个复杂的过程，受多种因素的非线性影响。

现行规范均在Seed判别公式的基础上依赖人为经验强调“综合判别”。

判别式中利用Baycsian定理和失效概率函数建立判别式，并引用符圣聪人工神经网络BP模型的数据分析简化判别式，可以客观公正评价液化风险，同时可以定量分析震级大小对地基液化的影响，对规范的进一步修订有一定意义的借鉴作用。

关键词：地基液化失效函数 Seed液化公式引言砂土地基液化是造成地震灾害的重要原因之一。

长期以来，各国科技工作者围绕砂土震动液化展开了大量卓有成效的研究工作，主要包括：砂土液化机理、液化式判别及液化后果分析。

尽管已取得不少丰硕成果，但鉴于砂土地基液化机理较为复杂且认知的局限性，液化判别这块依然存在较多不足。

在成都地区，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）和《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）是最为权威的液化判别规范，由于过多依赖工程经验，均存在诸多不合理之处。

本文根据Seed液化失效原理，利用Baycsian定理和失效概率函数建立判别式，并引用符圣聪人工神经网络BP模型数据的分析简化判别式，可以客观公正评价液化风险，同时可以明确地震震级关系和液化风险水平对液化判别式的影响，对规范的进一步修订有一定意义的借鉴作用。

1砂土液化机理及影响因素1.1 砂土液化的机理饱和砂土是砂和水组成的复合体。

在未地震前，砂土地基外力由砂骨架所承担，水只承受静水压力。

根据有效应力原理，土的抗剪强度为：（1）式中，表示土的抗剪强度；表示土的上覆土层压力；表示静孔隙水压力；表示土的内摩擦角。

在地震荷载作用下，如果孔隙水在振动周期内不能完全排出，受砂土颗粒挤压作用的影响，孔隙水压力不断增加，由式（1）可知，土的抗剪强度随之减小。

如果振动强烈，孔隙水压力增长至，此时。

这时，土颗粒完全悬浮于水中，成为粘滞流体，抗剪强度和抗剪刚度几乎都等于零，土体处于流动状态，这种现象称之为“完全液化”。

饱和砂土地震液化方法的探讨地震砂土液化是個实际工程问题，一旦发生液化会产生一系列地面及地下破坏效应，因此在工程勘察中一般对地震烈度Ⅶ度以上及一定埋深以内的饱和粉细砂土层都要进行液化判别。

就判别方法而言，比较成熟已被列入国内外各种规范的也有十几种。

虽然在工程勘察中按照有关规范所要求的方法对砂土层进行液化判别，但其效果如何却很少被注意，原因是这项工作不易被验证，只有当一个地区发生足够大的地震后，这地区以前有关砂土液化判别的资料才有可能被验证。

本文就现行现行规范中所列的几种有代表性判别方法进行了讨论。

1.饱和砂土液化机理及其影响因素1.1砂土液化概念液化一词定义较多，但不存在原则上分歧。

1978年美国土木工程师协会岩土工程分会土动力学委员会对液化一词定义为将任何物质转变为液态的作用或过程；美国Seed对土液化的概念性解释为峰值循环孔隙水压力比（峰值循环孔隙水压力与初始有效约束压力之比）到达100%初始液化；汪闻韶给无粘性土液化定义是物质从固体状态转化为液体状态的行为和过程。

土体液化主要在饱和无粘性土或稍具粘性土中发生。

在不排水条件下重复或单方向荷载作用下，其超孔隙水压力增加，有效应力减小，抗剪强度降低甚至消失，由固体状态转变为液体状态。

1.2砂土地震液化机理地基液化震害现象早己为人熟知，强烈液化宏观标志是“喷水冒砂”和建筑物严重沉降、失稳。

但对液化机理的认识却有两种不同观点：一种观点从液化应力状态出发，液化条件为土的法向有效应力（σ′=0），土不具有任何抵抗剪切能力。

这种观点以Seed为代表。

当土在动荷作用下任何一个瞬间开始出现这种应力状态时，即认为土达到初始液化状态。

此后在往返荷载持续作用下，轮番出现初始液化状态，表现其往返活动性，使其动变形逐渐积累，最后出现整体强度破坏或超过实际容许值的变形失稳。

这种过程均需有初始液化状态出现，否则将不会有液化破坏。

从这一观点出发，液化研究将着重于确定饱和砂土达到初始液化的可能性及其范围，同时视初始液化点或范围内的土具有零强度值来分析土体应力、应变及稳定性。