砂土液化的判别
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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;试验中图分类号:tu413文献标识码: a 文章编号: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。
10.土的液化初判与复判(1)国内外地震液化的宏观震害国外的1891年笑浓尾弥地震,1968年十胜冲地震。
国内的l961年新疆巴楚地震至l975年辽宁海成等地震。
在这20次实例中,以l960年智利地震,1964年日本新泻地震,l964年美国阿拉斯加地震,l966年我国邢台地震,l969年我国渤海湾地震,1975年我国海城地震等6次地基液化规模较大,尤以海城和新泻两次地震地基液化规模最大,地基液化造成的震害最严重。
1975年2月4日辽宁省海城县岔沟公社产生了7.3级强烈地震。
在地震区西部大辽河,双台子河,大凌河和绕阳河等近3000 平方公里的范围内,最深达200~420米的第四纪滨海相沉积和冲积平原的上部松散砂质土层上,产生了广泛强烈的地基液化:地面普遍喷水冒砂,产生大量地裂缝,错位,滑坡,不均匀倾斜沉陷和抬高。
地震2~3分钟以后,地面即到处喷水冒砂,喷水水头高达3~5米,持续时间达5~6小时,最长者达3~5天。
喷砂所形成的锥体高10~100厘米,喷孔孔深5~250厘米。
分群孔,浅孔或单孔出现。
喷砂大多为青灰色或灰白色粉细砂夹海相贝壳化石,喷水的含盐量很高。
地基大面积强烈液化给农田、水利、桥梁、公路、油井、港口和工业民用建筑造成了严重损害(以海城地震震害为例):喷水冒砂淹没了大量农田;喷砂大量堵塞渠道。
盘锦地区,渠道淤砂长度达457万米,1打乱了农田排灌系统;堤防和排灌站受到严重破坏;公路路基沉陷,边坡滑塌,桥面路堤向河心滑移;油田受到严重破坏;河口码头吊桥南移75cm;工业与民用建筑上部结构严重破等。
(2)土的液化初判(判断不液化的土层)地震时饱和无黏性土和少黏性土的液化破坏,应根据土层的天然结构、颗粒组成、松密程度、地震前和地震时的受力状态、边界条件和排水条件以及地震历时等因素,结合现场勘察和室内试验综合分析判定。
综合分析判定工作可分为初判和复判两个阶段。
初判首先是剔除不会发生地震液化的土层。
2021年10月
第10期总第
587期
水运工程Port &
Waterway EngineeringOct. 2021No. 10 Serial
No. 587
・地基与基础・
欧美标准砂土液化判别方法解读和优化万中喜,祁丽华
(中交水运规划设计院有限公司,
北京100007)
摘要:多数海外项目执行欧美标准,欧美砂土液化判别方法跟中国标准存在较大差异而且比较复杂,国内大多勘察技
术人员对欧美标准砂土液化判别方法尚掌握不全面、不会正确应用。对照中国水运行业抗震标准,对欧标Eurocode 8和美国
Seed简化法砂土液化判别方法进行了解读。结合工程案例对3种判别方法进行对比分析
,揭示了与中标的差异,并系统展
示了欧美判别标准全貌,包括其原理、判别条件、判别程序、相关特点等。在此基础上,针对欧美判别方法存在的缺陷和
问题,在符合标准和误差允许前提下进行简化
,使利用欧美标准判别液化更加简单易行。
关键词 : 砂土液化判别 ; 欧标 Eurocode 8; Seed 简化法
中图分类号:U6; TU 43 文献标志码:A 文章编号:1002-4972(2021) 10-0363-07
Interpretation and optimization of sand liquefaction evaluation methods in
Eurocode and
America standard
WAN Zhong-xi, QI
Li-hua
(CCCC Water Transportation Consultants Co., Ltd., Beijing 100007, China)
Abstract:
Most overseas projects are carried out according to European standards and
America standards.
The European and American sandy soil liquefaction evaluation methods are quite different from
砂土液化是指饱水的粉细砂或轻亚粘土在地震力的作用下瞬时失掉强度,由固态变成液体状态的力学过程.砂土液化主要是在静力或动力作用下,砂上中孔隙水压力上升,抗剪强度或剪切刚度降低并趋于消失所引起的。
影响砂土液化的因素有哪些?(1)沙土的组成:一般来说,细砂比粗砂容易液化,级配均匀的比级配良好的容易液化,细砂比粗砂容易液化,主要原因是粗砂较细砂的透水性好,即使粗砂有液化现象发生,但因孔隙水超压作用时间短,其液化进行的时间也短。
(2)相对密度:松砂比密砂容易液化。
在粉土中,由于它是粘性土与无粘性土之间的过渡性土壤,因而其粘性颗粒的含量多少就决定了这类土壤的性质,从而也就影响液化的难易程度。
(3)土层的埋深:砂土层埋深越大,即有效覆盖压力越大,砂层就越不容易液化。
地震时,液化砂土层的深度一般是在10m以内。
(4)地下水位:地下水位浅的比地下水位深的容易发生液化。
对于砂类土液化区内,一般地下水位深度<4m,容易液化,超过此深度后,就没有液化发生。
对粉土的液化,在7度、8度、9度区内,地下水位分别小于1.5m、2.5m、6.0m,容易液化,超过此值后,则未发生液化现象。
(5)地震烈度大小和地震持续时间:多次震害调查表明:地震烈度高,地面运动强度大,就容易发生液化。
一般5~6度地区很少看到有液化现象。
实验结果还说明,如地面运动时间长,即使地震烈度低,也可能出现液化。
砂土液化的机制是饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势,对应力的承受从砂土骨架转向水,由于粉和细砂土的渗透力不良,孔隙水压力会急剧增大,当孔隙水压力大到总应力值时,有效应力就降到0,颗粒悬浮在水中,砂土体即发生液化。
物质从固体状态转化为液体状态的液化现象,从力学观点看,可以说是它的抗剪强度在某种条件下趋于捎失的过程。
对于砂土,它的抗剪强度主要依靠固体颗粒间的摩擦阻力。
如果砂土中颗粒间存在摩擦阻力,砂土呈固体状态;如果砂土颗粒间的接触压力等于或趋近于零,摩擦阻力也等于或接近于零,砂土就呈液体状态。
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。
关于砂土液化的一些认识摘要:近些年,国内外砂土液化现象屡见不鲜,因此给人民群众带来的损失也是难以估量。
如何评价场地的地震液化等级,采取适当措施避免其对工程带来的不利影响,是目前每一个岩土工程师工作的重中之重。
本文从砂土液化的概念,形成机理,影响因素,判别方法,防治措施几个方面来阐述自己对其一些简单的认识。
关键词:饱和砂土;液化机理;影响因素;地基处理饱和砂土在地震、动荷载或其它外力作用下,受到强烈振动而丧失抗剪强度,使砂粒处于悬浮状态,致使地基失去承载力的现象成为砂土液化。
砂土液化在地震时可大规模地发生并造成严重危害。
在中国1966年的邢台地震,1975年的海城地震和1976年的唐山地震等几次大地震中,有些建筑物的破坏,就是由砂土液化造成的。
国外也有类似的例子,在美国1964年的阿拉斯加地震中,砂土液化也使许多建筑物下沉、歪斜和毁坏,有的地下结构甚至浮升到地面。
1925年,美国的舍费尔德土坝在地震时全部崩溃,也是由坝底部分饱水砂土振动液化所致。
1 液化的机理从力学性质来说,物质在固体状态时,同时具有抵抗体变(体积应变)和形变(剪应变)的能力,因此固体物质在力的作用下,内部可以同时存在球应力张量和偏应力张最状态。
理想液体只具有抵抗体变的能力,而没有抵抗形变的能力,粘滞液体也只有在形变运动过程中才产生与剪应变速率相当的剪应力。
物质从固体状态转化为液体状态的液化现象,从力学观点看,可以说是它的抗剪强度在某种条件下趋于捎失的过程。
对于砂土,它的抗剪强度主要依靠固体颗粒间的摩擦阻力。
如果砂土中颗粒间存在摩擦阻力,砂土呈固体状态,如果砂土颗粒间的接触压力等于或趋近于零,摩擦阻力也等于或接近于零,砂土就呈液体状态。
2 液化的影响因素影响砂土液化的因素很多,如砂土的地质成因和年代,颗粒的组成,大小、排列方式和形状以及松密程度,应力状态,应力历史,渗透性,压缩性,地震特性(如震级,震中距、持续时间)以及排水条件和边界条件,本文从如下几个方面进行简单分析:(1)土的物理力学性质土的颗粒越粗,平均粒径越大,动力稳定性就越高。
王莛遂苤浅述粉(砂)土的液化判别和工程加固处理朱海洲邱龙(宿迁市建筑设计研究院有限公司,江苏宿迁223800)睛要]尽管国内外在处理可液化地基的理论和实践上取得了可喜的成果,但尚存在着一些模糊问题急待研究,如砂土液化层液化势的科学判定、液化处理范围的确定、振冲法填料设计、施工质量实时监控等。
l要键词l粉土;液化廖I别;加固处理1粉(砂)±液化的条件及影响因素1.1地质条件坝基砂土层的分布条件、本构特征、密实性是影响液化的重要地质条件。
12地下水的作用砂土和粉土只有在饱和状态才会产生液化,而松散的砂土和粉土,在地下水位以下时才能达到饱和状态。
因此,地下水的作用和地下水位的高低是影响液化的重要条件。
13地质牟代年代久远的沉积土,经过长时期的固结作用和地震的影响,土的密实程度增大,从而形成胶结紧密的结构。
地质年代愈久,土层的固结度、密实度和结构性也就愈好,液化的可能性就愈小。
调查表明,地质年代在第四纪晚更新世(Q3)以前的饱和士不会发生液化。
I A土颗粒径和粘粒舍量土颗粒愈细愈容易液化,当土的平均粒径在Q1m m时,抗液化的能力最差。
砂土层中粘粒增加,土的粘聚力增大,从而抵抗液化的能力增强。
当粘粒含量超过1O%时,7度地震不会引起土体液化。
土的粘性可用塑怡指数IP来定量分析,当I P,<10时,土体可液化性大。
15E覆县厚度与土层的埋深有关资料表明,坝基砂土的液化深度很少超过15m的,更多的小于10m。
上覆土层具有抑制可液化土层的喷砂冒水的作用,在7度地震区域,当覆盖层厚度超过7m时,可不考虑液化。
16砂土的密实度资料统计分析表明,相对密实度小于50%的砂土地震时普遍发生液化,而相对密实度大于70%的砂土层不大可能发生液化。
1.7地。
震列渡地震烈度愈高的地区,地面震动愈强烈,土层就愈容易液化。
一般在6度以下的地区,液化现象很少发生,但在7度以上的地区,当地面加速度超过o.139时才发生液化。
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。
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。
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 -2d w >d 0+d b -3d u +d w >1.5d 0 +2 d b -4.5d 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 crii 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。
(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 crid 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=10⑴、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 id 1=2.1-1.0=1.1 z 1=1.0+1.1/2=1.5md 3=5.5-4.5=1.0 z 3=4.5+1.0/2=5.0md 5=8.0-6.5=1.5 z 5=6.5+1.5/2=7.25m3、求d i 层中点所对应的权函数w iz 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=7.75m4、求液化指数(I IE )(I IE )=)1(1∑=-n i c r ii 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 =13.305、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。