淺議飽和砂(粉)土的液化判別方法

程愛華，李濤

(濟南市勘察測繪研究院，山東濟南 250013)

淺議飽和砂(粉)土的液化判別方法

程愛華?，李濤

(濟南市勘察測繪研究院，山東濟南 250013)

砂(粉)土液化是地震中經常發生的主要震害之一，砂(粉)土液化受到多種因素的影響，關于液化的判別方法，國內外有很多種，每種方法都有一定的適用范圍。通過實際工程中的標準貫入試驗、靜力觸探試驗、剪切波速試驗綜合進行液化判別，以準確判斷砂(粉)土是否液化。

砂(粉)土液化；液化判別；標準貫入試驗；靜力觸探試驗；剪切波速試驗；綜合判別

1 砂(粉)土液化形成機理及判別方法

所謂砂(粉)土液化，是指飽和砂土或粉土在地震力作用下，砂土或粉土在受到強烈振動后，土粒處于懸浮狀態，致使土體失去強度而造成地基失效的現象[1]。

松散的砂(粉)土受到震動時有變得更緊密的趨勢，但飽和砂(粉)土的孔隙全部為水填充，因此這種趨于緊密的作用將導致孔隙水壓力的驟然上升，而在地震過程的短暫時間內，驟然上升的孔隙水壓力來不及消散，這就使原來由砂(粉)粒通過其接觸點所傳遞的壓力(有效壓力)減小，當有效壓力完全消失時，砂(粉土)層會完全喪失抗剪強度和承載能力，變成像液體一樣的狀態，即通常所說的砂(粉)土液化現象[2]。

砂(粉)土液化的影響因素歸納為三大類:一類是土的類型和性質；一類是飽水砂(粉)土的埋藏條件；另一類是地震的強度和歷時。松散飽水的細砂土和粉土容易液化；飽水砂(粉)土埋藏愈淺、砂(粉土)層愈厚，則液化的可能性愈大。當飽水砂(粉土)層埋深在10 m～15 m以下時就難于液化了。地震愈強、歷時愈長，則愈容易引起(粉)砂土液化，而且波及范圍愈廣，破壞愈嚴重[3，4]。

關于液化的判別方法，國內外有很多種，砂(粉)土液化受到多種因素的影響，所以每種方法都有一定的適用范圍。常用的判別方法有經驗法、動剪應力對比法、其他方法[3]。

經驗法是根據過去地震的實測資料，將液化土層的反應與原位測試指標之間建立相關的經驗公式，或者將其資料類推到新的情況下進行判別。工程中常用的判別砂(粉)土液化的方法有如下幾種:標準貫入擊數法(我國抗震規范判別法)《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)；現場剪切波速法；靜力觸探法；經驗指標判別法等。

2 結合工程實例對飽和砂土進行液化判別

(1)工程概況:濱州市時間·瑄嘉名都住宅小區位于黃河十路與黃河十一路之間、渤海七路兩側，為一綜合性的現代居住小區，包括12棟12層的小高層住宅樓和29棟6層住宅樓以及沿街商鋪、會館，占地面積286畝。

(2)地形地貌及地下水:擬建場區第四系地貌單元屬黃河下游的魯北黃泛沖積平原。場地地勢較低，場地內由于房屋拆遷，堆積了大量的建筑垃圾，場地西南側及東北側為水塘，存有大量的地表水。

勘區地下水為第四系孔隙潛水，水位隨季節不同變化幅度較大，一般靜止水位埋深為0.20m～1.60m。

(3)巖土層及其物理力學性質:場地內地層主要由第四系河流相沖積成因的粉土、砂土粘性土組成，其地層結構、土的主要物理力學性質、地基承載力特征值如表1所示。

場地土層狀態及物理力學指標 表1

續表1

(4)飽和砂土和飽和粉土的液化判別

依據《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010，濱州市抗震設防烈度為7°，設計基本地震加速度值為0.10 g，地震分組為第二組。需對飽和砂土、粉土進行地震液化判別。

第一步:初步判別

依據《建筑抗震設計規范》第4.3.3條，對建筑場地內的飽和砂土或粉土進行初步判別。

建筑場地20 m以上共存在5層粉土、3層粉砂，其粘粒含量分別如表2所示。

場地土層粘粒含量表 表2

初步判定第⑥1、⑦、⑨1、⑩、○111層飽和粉(砂)土為非液化土層，而第②、④層飽和粉土及第⑤層飽和粉砂需進一步判別。

第二步:進一步判別

本文將采用三種方法對第②、④、⑤層飽和粉(砂)土進行進一步液化判別:

第一種，根據《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第4.3.4條的規定，按下列公式計算標準貫入錘擊數臨界值:

第二種，根據《巖土工程勘察規范》GB50021-2001 (2009版)條文說明中靜力觸探液化判別法，按下列公式計算錐尖阻力臨界值:

第三種:與標準貫入錘擊數相比，剪切波速是一個具有更明確的力學意義的指標。在建筑場地類別評價中，剪切波速就是一個必要的指標。因此，以剪切波速為指標判別液化并不增加現場試驗工作。

根據劉穎[5]建議的判別式，計算剪切波速臨界值:

對各標準貫入試驗液化判別孔進行逐點判別，判別結果如表3所示。

標準貫入試驗判別結果 表3

對各靜力觸探試驗孔進行雙橋探頭靜力觸探試驗判別法判別，結果如表4所示。

靜力觸探試驗判別結果 表4

對各剪切波速測試孔進行剪切波速判別法液化判別，結果如表5所示。

剪切波速判別結果 表5

最后，把標準貫入擊數法、靜力觸探法、現場剪切波速法三種液化判別方法判別結果匯總如表6所示。

綜合判別結果表 表6

通過采用標準貫入擊數法，靜力觸探法，現場剪切波速法綜合判別第②、④層飽和粉土液化，第⑤層飽和粉砂不液化。

3 結 語

地震液化是由多種內因(土的顆粒組成、密度、埋深條件、地下水位、沉積環境和地質歷史等)和外因(地震動強度、頻譜特征和持續時間等)綜合作用的結果。目前各種判別液化的方法都是經驗方法，都有一定的局限性和模糊性，都有自身的優缺點。如標準貫入試驗本身的試驗方法就不夠標準，其方法的影響因素較多(地層厚度劃分的準確性、標貫試驗操作的規范性、鉆桿長度的準確性、試驗點黏粒含量的取值是取本層的平均值還是取本點次的個值等)，因此標貫試驗擊數的離散性較大，但液化判別公式(抗震規范公式)是在多次地震實測基礎上建立起來的經驗公式，因此標準貫入擊數法判別還是最基本的方法。但其他規范都列出了用靜力觸探、剪切波速試驗判別液化的經驗公式，這些測試比較標準穩定，但是這兩種方法使用還不是太普遍。

從以上工程實例也可以看到，僅僅采用一種液化判別方法，不能全面反映工程場地地震液化的全部因素影響，存在一定的單一性和局限性，因此對液化場地進行現場勘察時，應采用多種勘探方法，液化判別過程中重點強調“綜合判別”。

[1] 田梅青，鞏艷.地震砂土液化機理及其判別方法研究綜述[J].山西建筑，2012，38(15).

[2] 楊緯卿.多等級液化點場地綜合評價方法研究[J].科協論壇，2009(1).

[3] 張順斌，李海波，余波.砂土地震液化及其工程影響[J].中國水運，2010，10(1).

[4] 苗旺，黃應超.砂土液化研究綜述[J].科協論壇，2010(1).

[5] 陳國興，張克緒.以剪切波速為指標的液化判別方法及其適用性[J].哈爾濱建筑大學學報，1996，29(1).

哈爾濱市勘察測繪研究院獲第七屆東北三省城市勘測杯籃球聯賽冠軍

(本刊訊)2013年7月19日，由哈爾濱市勘察測繪研究院主辦的“第七屆東北三省城市勘測杯籃球聯賽”在沈陽市理工大學體育館拉開了帷幕。

本屆籃球聯賽由東北三省四市城市勘測院的四支籃球隊參賽。各院領導對本屆比賽高度重視，親自帶隊，選派球技精湛的隊員參賽，希望通過籃球比賽，展現出各院的精神風貌。

籃球賽采取兩個場地同時比賽的方式，按照詳細的比賽規則，在熱烈的氣氛中進行。參賽隊員文明競技，默契配合，頑強拼搏，不僅賽出了水平，更賽出了團結向上，拼搏進取的風格。每節比賽結束后各院籃球拉拉隊登場進行了精彩的表演，伴隨著她們舞動的腳步，賽場觀眾的吶喊助威聲此起彼伏，氣氛十分活躍。在比賽之余，各院還共同奉獻了一臺精彩的聯歡晚會，演出異彩紛呈，充分展現了勘測職工的風采，增進了彼此之間的感情，加深了友誼。

經過三天較量，哈爾濱市勘察測繪研究院勇奪冠軍，沈陽市勘察測繪研究院和長春市測繪院分別獲得亞軍和季軍，大連市勘測院有限責任公司榮獲道德風尚獎。

(哈爾濱市勘察測繪研究院張忠穎供稿)

Discussion on Liquefaction Evaluation M ethod of Saturated Sand(silt)

Cheng Aihua，Li Tao
(Jinan Geotechnical Investigation and Surveying Institute，Jinan 250013，China)

Sand(silt)liquefaction which is the one of the usual happened main earth damage can be effected by many factors.There are severalways around the world to distinguish liquefaction，but each of them has certain scope of application.Through comprehensive discrimination of liquefaction with standard penetration test，static sounding test and shear wave velocity test in the practical project，we can accurately judge whether sand(silt)liquefy or not.

sand(silt)liquefaction；liquefaction discrimination；standard penetration test(SPT)；static sounding test；shear wave velocity test；comprehensive discrimination

1672-8262(2013)04-164-03

TI441

B

2013—05—09

程愛華(1970—)，女，高級工程師，注冊土木(巖土)工程師，一級注冊建造師，主要從事巖土工程技術管理工作。