场地液化等级综合判定方法

地基液化等级的划分标准地基液化等级是用来评估地震发生时地基土体液化的程度，为抗震设计提供依据。

本文将从地基液化的概念和成因入手，介绍地基液化等级的划分标准及其适用范围，并分析不同地基液化等级的对建筑物的危害程度。

最后，提出加强抗震设防的建议。

一、地基液化的概念和成因地基液化是指地震刺激下，含有水分的土壤失去抗剪强度而变成流体状态的现象。

当地震波传递到地下时，引起土层变形和应力的变化，从而加剧土体的孔隙水压力。

当土体内孔隙水压力达到一定临界值时，土颗粒相互失去支撑，导致土壤流动。

地基液化的成因主要是孔隙水压力、土壤含水量、土壤类型和震动水平等因素的综合作用。

二、地基液化等级的划分标准地基液化等级是指按照地震加速度峰值比和地震剪应力的比值来确定地基土体液化的程度。

美国土木工程师协会(ASCE)提出的地基液化等级划分标准是目前国际上普遍采用的标准，根据ASCE标准，地基液化等级可以分为5个等级，具体如下所示：1.液化等级非常轻微：当加速度峰值比小于0.1时，土壤中孔隙水压力会增加，但土体内变形很少，不致产生沉降和变形。

2.液化等级轻微：当加速度峰值比在0.1~0.3之间时，土壤会有轻微的流动，但土体的变形和沉降相对较小。

3.液化等级中等：当加速度峰值比在0.3~0.6之间时，土体内孔隙水压力迅速增加，土壤流动明显，会导致土体变形和沉降。

4.液化等级严重：当加速度峰值比在0.6~1.0之间时，土壤流动变得剧烈，土体产生大量的液化沉降和变形，地基上的建筑物会受到严重的损害。

5.液化等级极其严重：当加速度峰值比大于1.0时，土壤流动变得极其剧烈，可能导致液化沉降、地基下沉、地基不稳等问题，建筑物遭到严重的破坏甚至崩塌。

三、地基液化等级的适用范围地基液化等级划分标准主要适用于沙、卵石、砾石等含水量较高、颗粒较大的土体。

对于黏土、粘性土等细粒土壤来说，由于其粘聚力比较强，一般不容易发生液化现象。

因此，地基液化等级划分标准对细粒土壤的适用性相对较低。

地震液化的判别方法砂土地震液化的判别，从工程的抗震设计要求考虑，需要解决的问题首先是正确判定砂土能否液化，其次是采用什么措施预防或减轻液化引起的层害。

工程设计需要的判别内容应该包活：1估计液化的可能性②估计液化的范围；③估计液化的后果。

砂土地震液化的判别思路如下：一、初判按照地震条件、地质条件、埋藏条件、土质条件的一些限界指标进行初判。

地震条件方面，一般来说，震级在5级以上的才可以产生液化；也就是液化最低烈度为Ⅵ度。

地质条件方面，发生液化的多为全新世乃至近代海相及河湖相沉积平原、河口三角洲，特别是洼地、河流的泛滥地带、河漫滩、古河道、滨海地带及人工填土地带等。

埋藏条件方面，一般液化判别应在地下15m的深度范围进行，最大液化深度可达20m。

最大地下水埋深一般不超3m，《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ11-85）修订稿将液化最大地下水位埋深定位8m。

土质条件方面，液化土有许多特性指标的界限值。

比如回龙河水库全风化花岗岩坝基地震液化的初判，全风化花岗岩因母岩具混合岩化现象,风化后砂土粒度不均匀,细粒黑云闪长岩全风化砂土粒度较细,中粒黑云花岗岩全风化砂土粒度稍粗,其主要物理指标:粒径大于 5 mm的平均颗粒含量(3.3%)小于70%,平均粘粒含量(6.9%)小于18%,平均塑性指数ΙP(12.2)小于15,属少粘性土。

工程区为强震区,地震动峰值加速度为0.15 g、动反应谱特征周期为0.65 s,地震基本烈度为Ⅶ度,依据《水利水电工程地质勘察规范》,初判存在地震液化的可能性。

为此,有必要对全风化花岗岩坝基地震液化可能性进行复判。

二、复判砂土地震液化复判方法种类繁多，大致可分为 2 种：①是依据室内试验；②是依据现场测试的经验方法。

但由于影响砂土液化问题的复杂性；每种方法都有一定的运用范围和局限性。

常用判别方法大致可归纳为现场试验、室内试验、经验对比、动力分析4 大类：（1）现场试验方法。

其判别法基本原理：在宏观地震液化和非液化区域，依据现场试验测得判别指标的数据，通过分析、统计和总结，建立与宏观地震灾害资料之间的关系，得出经验公式或液化分界线来判别液化与否。

max max (10.015)v v a L z g σσ'=- 1500.008820.05(0.6 1.5)0.7v N R mm D mm σ'=--<≤+150500.350.008820.225lg (0.04 1.5)0.7v N R mm D mm D σ'=-+<≤+7.0082.01+='v N R σ液化判别方法1.Seed 简化判别法Seed 简化判别法是最早(1971年)提出来的自由场地的液化判别法,在国外规范中应用较广,是著名的液化判别法之一。

其基本概念是先求地震作用下不同深度土处的剪应力,再求该处发生液化所必需的剪应力(液化强度),如果地震剪应力τl 大于液化强度τd ,则该处将在地震中发生液化。

设土柱为刚体,土中地震剪应力按下式计算:式中:z 为土深度;γ为土重度(水下时为浮重度);a max 为地面峰值加速度。

根据地震反应分析求得各类土r d 的变化范围如图2所示。

式中的系数0.65是将随机振动转换为等效均匀循环振动。

而土的液化强度τd 则根据动三轴或动直剪实验求出的土液化强度曲线求得。

2.《日本道路桥梁抗震设计规范》的方法日本道路桥梁抗震设计规范采用岩崎-龙冈方法,此法基本概念来自于Seed 的简化判别法,即以地震剪应力与液化强度相比较。

但岩崎敏男在Seed 简化判别法的基础上,提出了液化安全系数的概念[3]。

土的液化强度按下式确定:式中:R l 为液化强度比,即液化强度τd 与竖向有效应力σV ′(kg/cm 2)之比;N 为标准贯入试验锤击数。

由于粗粒土与细粒土的性质有异,如果对不同平均粒径的土进行区分,则上式可以更精确一些。

式中:D 50为该颗粒层平均粒径。

此外,岩崎-龙冈法根据对不同土层剖面进行地震反应分析的结果,建议按r d =1-0.015z 求r d 。

定义1v τσ'=L max (L max 为地震剪应力比)得:式中:σV =γz 为深度z 处的竖向总应力;σV ′=γ′z 为有效应力;γ′为土的天然重度,水位以上γ=γ′,水位以下的γ′=γ-1。

液化判别计算依据1 适用范围依据交互的岩土性质参数、标贯击数，进行地基的液化判别。

2 依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）3 判别方法液化判别分为两步：初判及详细判别。

初判可排除不会发生液化的土层。

对初判可能发生液化的土层，应进行详判。

3.1 总则1. 岩土类名为粉土、砂土时，均进行液化判别；2. 亚砂土按粉土处理；3. 地质时代交互为空的粉土，砂土，按最不利原则处理，初判认为该土层为可液化土层；4. 对于初判为可能液化的粉土，若未交互粘粒含量值，则不进行详判，结论输出认为其为“可能液化”；5. 未做标贯的孔，不做液化指数计算。

3.2 初判1. 地震烈度为6度时，不判别液化；地震烈度为7、8、9度时，判别液化。

2. 饱和砂土或粉土，当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响。

1）地震烈度为7、8度时，地质时代为第四纪晚更新世（Q 3）及其以前时，判为不液化土；可液化的时代为Q 4、Q 41、Q 42或未标时代；地震烈度为9度时，不管地层年代是什么，都要进行液化判断；2）粉土的粘粒（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，判为不液化土；3）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：20-+>b u d d d （3.2-1）30-+>b w d d d （3.2-2） 5.425.10-+>+b w u d d d d （3.2-3）式中：d u —— 上覆非液化土层厚度（m ），计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除； d 0 —— 液化土特征深度（m ），可按表3.2-1采用；d b —— 基础埋置深度（m ），不超过2m 时应采用2m ； d w —— 地下水位深度（m ），宜按建筑使用期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；当地下水位高于地面时，按地下水位深度为0考虑。

（完整版）砂⼟液化的判别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。

采用公式：N 0：液化判别标准贯入锤击数基准值，本场地采用7；N cr ：液化判别标准贯入锤击数临界值；d s ：饱和土标准贯入点深度（m）；d w ：地下水位深度（m）；ρc ：黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，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，本场地取0.80；I l E ：液化指数 I lEi ：I 点所代表土层的液化指数；d i ：I点所代表的土层厚度(m)N i ：i 点标准贯入锤击数的实测值；N :标准贯入实测击数；当N ＜N cr ，应判为液化土。

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时应采用零值，5~20m时应按线性内插法取值；液化判别一览表采用公式：N 0：液化判别标准贯入锤击数基准值，本场地采用7；N cr ：液化判别标准贯入锤击数临界值；d s ：饱和土标准贯入点深度（m）；d w ：地下水位深度（m）；ρc ：黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，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，本场地取0.80；I l E ：液化指数 I lEi ：I 点所代表土层的液化指数；d i ：I点所代表的土层厚度(m)N i ：i 点标准贯入锤击数的实测值；N :标准贯入实测击数；当N ＜N cr ，应判为液化土。

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时应采用零值，5~20m时应按线性内插法取值；液化判别一览表。

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。