粉土的液化特性研究

第３８卷第１期　２０１０年１月　同济大学学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＯＮＧＪＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ）　Ｖｏ１．３８　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２０１０　文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２０１Ｏ）０１　００４５—０５　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３—３７４ｘ．２０１０．０１．００８　上海地区第⑤２层砂质粉土的液化特性试验研究　黄　雨　，金晨　，庄之敬　，郑永来。　（１．同济大学地下建筑与工程系，上海２０００９２；２．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海２０００９２　３．同济大学水利工程系，上海２０００９２）　摘要：针对目前上海地区第⑤ｚ层砂质粉土的液化特性尚缺　乏研究的实际问题，结合上海某电厂海底隧道的工程实例，　基于动三轴试验，对场地内第⑤ｚ层土体动力特性进行研究．　内容包括往返作用力、固结压力、结构性、颗粒组成等因素对　于液化特性的影响，确定了场地内饱和粉性土的抗液化强度　指标等．通过Ｓｅｅｄ简化法，判别该土层地震液化可能性，给工　程场地抗震设计及液化防治提供了科学依据，同时对类似工　程的可液化场地处理可以有良好的借鉴．　关键词：砂质粉土；液化特性；试验研究；动三轴试验；抗　震设计　中图分类号：ＴＵ　４３　文献标识码：Ａ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｓａｎｄｙ　Ｓｉｌｔ　Ｌａｙｅｒ⑤２　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　／ｆＵＡＮＧ　一，ＪＩＮ∞。　。￣－ＩＵＡＮＧＺｈｉｊｉ￣　，ＺＨＮＶＧ　Ｙｏｎｇｌａｉ。　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎ￣ｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｔ　ａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ；３．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｃａｓｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ａｔ　ａ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ａｒｅａ，ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｌｉｑｕｅｆｉａｂｌｅ　ｓａｎｄｙ　ｓｉｌｔ　ａｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｔｒｉａｘｉａ１　ｔｅｓｔｓ　ｗｉｔｈ　ａ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｃｈ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ａｓ　ｃｙｃｌｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ，　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｅｅｄ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｖｅｒｉｆｙ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｓｏｍｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ｏｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｓａｎｄｙ　ｓｉｌｔ；ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ；ｄｙｎａｍｉｃ　ｔｒｉａｘｉａｌ　ｔｅｓｔｓ；ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　地基液化是一种严重的自然灾害．为消除液化　危害，桩基、箱基、置换、地基处理等措施得到了广泛　应用＿１　，对液化机理，国内外学者也广为关注和研　究．一直以来，饱和可液化土体的振动液化是抗震工　程的重要组成部分．１９７６年唐山丰南地震时，天津地　区发生了大面积粉性土的地基液化现象ｌ＿３］；１９９９年　台湾省花莲西南发生的７．６级地震中，细粒粉土也　出现了局部液化ｌ¨４］．上述地震实例的调查研究表明，　饱和粉土同砂土一样会液化，因此，饱和粉土的振动　液化的预测逐渐成为土动力学与土工抗震研究中的　一个重要课题．这些研究主要集中在振动液化产生　的机理、条件、影响因素、抗液化强度的确定及液化　产生的可能性等方面¨５　ｊ．　上海地区广泛分布着第⑤ｚ层灰色砂质粉土，地　质年代属于全新世Ｑ４，为滨海沼泽成因类型，顶面埋　深为２９￣３０　１Ｔ１．由于上海地区第⑤。层土的埋深通　常大于现行岩土工程勘察规范规定的液化判别深度　１５￣２０　ｍ，所以，迄今对其的液化特性研究较少，该　方面文献鲜见报道．而笔者由勘测结果发现，由于上　部土层的剥蚀，上海某电厂海底隧道场地第⑤　层土　的平均埋深仅为９　Ｉｌｌ左右，需要判别液化的可能性．　鉴于此，结合实际工程，选择场地的第⑤　层土作为　研究对象，通过动三轴试验，对场地的可液化土层首　次进行动力特性研究，给工程场地抗震设计及液化　防治提供科学依据．　收稿日期：２００８—１０～１７　基金项目：国家自然科学基金资助项目（４０８４１０１４，４０８０２０７０）；上海市重点学科建设资助项目（Ｂ３０８）　作者简介：黄雨（１９７３），男，教授，博士生导师，工学博士，主要研究方向为地震工程地质与数值模似．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｈｕａｎｇ＠ｔｏｎｇｊｉ

在我国，阮永芬，巫志辉（1995）阮永芬, 巫志辉. 饱和粉土的若干动力特性研

究[J]. 岩土工程学报, 1995, 17(4): 100-106.考虑了结构、黏粒含量等因素对粉土抗

液化能力的影响，认为随着黏粒含量的增加，粉土的动强度降低，最低点为=15%。衡昭阳（2001）衡朝阳, 裘以惠. 含粘粒砂土抗液化性能的试验研究[J]. 工程

地质学报, 2001, 9(4): 339-344.研究了黏粒矿物成分不同、黏粒含量不同对砂土

抗液化性能的特性，并得出如下结论：（1）黏粒矿物成分不同，引起

砂土动力稳定性的变化；（2）动剪应力强度与黏粒含量并非呈单调增

加关系，而呈抛物线型，其抗液化能力的最低值总是在黏粒含量8.5%至

9.5%之间。苏彤等（2001）苏彤. 粉土抗液化性能的微观分析[J]. 山西建筑, 2001,

27(5): 30-31.对不同黏粒含量重塑粉土进行扫描电镜SEM试验，得出当黏

粒含量附近时其微观结构特性发生变化，即黏粒含量或许是粉土土性变化的转折点。牛琪瑛、张素娇（2002）牛琪瑛, 张素姣. 地基土液化机理的研究[J].

太原理工大学学报, 2002, 33(3): 246-248.对不同粘土矿物成分及其不同黏粒含量

的粉土进行了动三轴试验和扫描电镜（SEM）试验，得出如下结论：黏

粒含量不同，土颗粒比表面积就有所不同。当时，黏粒主要起到润滑作

用；当时，黏粒的主要作用是起稳定、填充作用；不论所含何种黏土矿

物、不论粗颗粒级配以及干重度如何，黏粒质量分数为9%左右时粉土抗液化强度最低。刘雪珠、陈国兴（2003）刘雪珠, 陈国兴. 粘粒含量对南京粉细砂

液化影响的试验研究[J]. 地震工程与工程振动, 2003, 23(3): 150-155.研究了黏粒含量对

南京粉细砂动强度的影响（黏粒含量分别为5%、10%、15%），其试验结

果表明在黏粒含量为10%时，南京粉细砂的动强度达到最低；李立云（2005）李立云, 崔杰, 景立平, 等. 饱和粉土振动液化分析[J]. 岩土力学, 2005, 26(10): 1663-

黄河三角洲粉质土液化判别方法研究

摘要：黄河三角洲粉质土，在山东境内鲁西南及鲁西北济南以北地区分布广泛,本文选取青银高速（齐河—夏津段）公路工程现场进行了标准贯入试验、静力触探试验和剪切波速试验，综合三种试验方法能够较准确的判别土体的液化情况，并进一步对比不同试验方法对黄河三角洲粉质土液化的判别效果，指出了这三种方法存在的局限性，建议结合黄河三角洲粉质土的性质和粉质土的液化机理建立适合该地区的液化判别综合方法。

关键词：粉质土；标准贯入；静力触探； 剪切波速

abstract: yellow river delta silty soil in shandong

province and lu xibei jinan area north is wide distribution.

this paper selects qingdao-yinchuan highway (jihe-xiajin)

section of highway construction site for the standard

penetration test, and the static agent and shear wave velocity

test touch. comprehensive three trials method can accurately

make soil liquefaction discrimination, and further contrast

different test methods of the yellow river delta opaque soil

liquefaction of discrimination effect, which points out the

three methods of the limitation of the proposal with the

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粉细砂土液化现象产生原因、条件及防治方法

作者：吕梁

来源：《中国科技纵横》2015年第10期

【摘 要】目前，随着社会经济的快速发展，为建筑行业的发展营造了良好的氛围，但在建筑过程中，建筑的安全性与高效性受诸多因素的影响，其中粉细砂土液化现象的危害十分严重，直接影响着工程的质量与安全，因此，在建筑工程施工前，要对其进行全面的、系统的分析，从而保证建筑施工的安全性、可靠性与经济性。本文将对粉细砂土液化现象产生的原因、条件及其防治方法进行分析，旨在有效预防与处理其引发的地质灾害。

【关键词】粉细砂土 液化现象 产生原因 条件 防治方法

现阶段，建筑的安全问题得到了广泛的关注，主要是由于安全问题直接关系着工程的各个方面，如：人员、设备与其他财产等。建筑工程十分注重地基岩土工程的勘察，通过勘察才能够保证地基的稳定性与可靠性，并能够对其中存在的问题进行及时的、有效的解决。本文将分析粉细砂土的液化现象，对其产生的原因、条件进行介绍，同时将提出对其防治的具体方法，旨在保证建筑工程地基勘察的高效性，促进建筑工程的可持续发展。

1 粉细砂土液化现象产生的原因

在建筑地基岩土工程勘察中《建筑抗震设计规范》GB50011—2001S要求要判别地基土是否会产生液化现象，因为土的液化是一种不破坏建筑物的地质灾害，判别的目的就是要对这种灾害引起工程设计、地基处理的重视与关注，以采取工程措施进行预防和处理。

一般粉土（粒径为0.075～0.005mm的土）、粉砂（粒径>0.075mm、颗粒超过总质量50%）、细砂（粒径>0.075mm、颗粒超过总质量85%）是具液化性的土，这种土处在饱和状态在振动作用下有发生液化的可能。所谓液化，就是地基土失去对建筑物的承载能力造成地基不均匀下沉，导致建筑物破坏。

土的液化产生原因，可作如下解释：建筑物或汽车等重物荷载（动荷载），作用于地基土时，其重量由地基中土粒和地基中孔隙水两者来共同承担，当饱和粉细砂土在振动（地震或动荷载）作用下，地基中土粒要向下沉，由于土粒大小不一样，土粒的下沉速度和快慢也不一样，原来处于互相连接挤紧的土颗粒，在振动下，总有那么一瞬间；由于各自下沉位移快慢不一样，有时土粒会上下跳动互相离开，处于悬浮状态，土粒相连时，有互相传力的作用，一旦悬浮就失去了传力的作用；此时外力（建筑物等荷载）不由失去传力作用的土粒来承担，而都龙源期刊网