基于修正Seed判別法的吹填飽和砂土液化判別分析

李亞閣 邱明喜

(1.中交武漢港灣工程設計研究院有限公司，湖北 武漢 430400； 2.海工結構新材料及維護加固技術湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430400)

基于修正Seed判別法的吹填飽和砂土液化判別分析

李亞閣1，2邱明喜1，2

(1.中交武漢港灣工程設計研究院有限公司，湖北 武漢 430400； 2.海工結構新材料及維護加固技術湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430400)

根據美國標準ASTM1586及ASTM5778進行了SPT和CPT試驗，采用修正的Seed判別法分別對所得到的SPT及CPT數據進行砂土液化評估判別分析，得到更為準確的結論，為抗震設計及地基處理提供了依據。

CPT試驗，SPT試驗，修正的Seed法，砂土液化

0 引言

在地震作用下，飽和砂土中孔隙水壓力逐漸上升，部分或完全抵消土層骨架承擔的有效應力，從而發生液化。地震液化現象往往造成地表噴砂冒水、地裂滑坡和地基不均勻沉降，危及構筑物的正常使用與安全。因此，飽和砂土或粉土的地震液化可能性判別工作，是場地穩定性評價的一個重要組成部分。國際上較多的采用Seed提出的簡化法進行液化判別。

1 Seed簡化法

Seed簡化法屬于試驗—分析法[1]，也是最早提出的可判別具有水平地面自由場地液化的方法。實質是將砂土中由振動作用產生的剪應力與產生液化所需的剪應力(即在相應動力作用下砂土的抗剪強度)進行比較。

如果FS=CRR/CSR>1，則判別為不液化；如果FS<1，則判別為液化。許多影響液化的因素均得到適當考慮。

2 周期應力比(CSR)的評估

周期應力比是Seed和Idriss(1971)根據場地的地震基本設計參數計算的，目前H.B.Seed等提出的計算表達式被普遍接受。后來考慮了地震震級的影響，通過震級比例系數將CSR轉換為震級Ms=7.5下的等效CSR7.5，即[1,2]：

對于常規和非關鍵項目，可以利用下面公式估算rd均值(Liao & Whiteman 1986)：

rd=1.000-0.007 65z,z≤9.15 m,

rd=1.174-0.026 7z,9.15

3 周期阻力(CRR)的評估

3.1 SPT方法評估周期阻力比(CRR)

地基土的周期阻力比可按照下式計算[1-3]：

1) 在光路中一直沿主軸傳輸的E1111和波列.這是光程倍增光纖陀螺的主波列，E1111傳輸路徑和偏振態表示為∥→A(∥)→R(⊥)→B(⊥)→E(⊥)→D(⊥)→C(⊥)→R(∥)→B(∥)→E(∥)→F(∥)→∥，同理為∥→F(∥)→E(∥)→B(∥)→R(⊥)→C(⊥)→D(⊥)→E(⊥)→B(⊥)→R(∥)→A(∥)→∥，其相位差為零.

(N1)60CS=α+β(N1)60。

CRR7.5為循環阻力比；(N1)60CS為經細粒修正后的標準砂標貫擊數；FC為細粒土含量(指粘粒和粉粒含量之和)；(N1)60為將現場實測值修正為上覆荷載為100kPa，能量傳遞效率為60%的標貫N值。

3.2CPT方法評估周期阻力比(CRR)

利用CPT計算周期阻力比CRR，一般采用下式(Robertson&Wridemethod,1998)[1]計算：

其中，(qc1N)CS為1個大氣壓條件下得到等效純凈砂歸一化錐尖阻力。

(qc1N)CS=Kcqc1N。

錐尖貫入阻力的歸一化：

根據下列兩個公式對錐尖貫入阻力進行歸一化：

qc1N=CQ(qc/Pa)；

淺層土中，由于上覆應力較小，造成CQ值較大，當CQ>1.7時，應予以剔除。

當Ic≤1.64時，Kc=1；

當Ic>1.64時，

Kc=-0.403Ic4+5.581Ic3-21.63Ic2+33.75Ic-17.88；

Ic=[(3.47-logQ)2+(1.22+logF)2]0.5；

Q=[(qc-σv0)/Pa](Pa/σv0)n；

F=[fs(qc-σv0)/Pa]×100%。

4 實例分析

本堆場工程位于南亞某國，整個場地區域通過抽砂吹填而成。屬于地震中度活動區，設計地震震級M=6.5，動峰值加速度PGA=0.24g。原地面標高為0.0 m～+2.0 m間，吹填后地面標高為+6.0 m左右。地下水位在+2.0 m～+3.0 m間。

4.1 地質情況

根據地勘情況具體如下：層①：為中密砂～密砂，不包含或包含少量泥沙。SPT(標準貫入試驗)中“N”值介于10～44之間。深度變化范圍為El.+2.16 m～El.-0.14 m。層②：第②層大部分為十分疏松的砂巖～中密粉質細砂，SPT“N”值介于4～11之間的砂質粉土。該層深度變化范圍為El.-0.84 m～El.-3.14 m。層③：第③層大部分為中密砂～密砂，在所有鉆孔(BH號A1-08除外)都有體現。SPT“N”值介于14～43之間(BH號A1-06a El.-4.31 m得到的N值為58)。每個鉆孔中，該層從地平面延伸至最大探測深度10.5 m(El.-4.28 m～El.-5.81 m)。BH號A1-08有中等密致砂質粉土，El.-2.76 m，并伴隨有松散粉質砂土，El.-3.76 m，密致砂質粉土，El.-4.26 m，從地平面延伸至最大探測深度10.5 m。

4.2 現場測試

根據地勘SPT數據計算，砂土液化集中在層②。為驗證根據地勘SPT試驗點在層②所得到砂土液化情況的準確性，在3個地勘點鉆孔位置旁1 m～2 m范圍內進行3個CPT試驗，CPT貫入深度超過層②底部。

采用簡化的Seed法對地勘SPT試驗數據及CPT試驗數據進行分析、對比，得到周期相對應深度的周期阻力比(CRR)，并與周期應力比(CSR)對比得到安全系數FS。

表1 SPT液化判別計算(M=6.5,PGA=0.24g)

表2 CPT液化判別計算(M=6.5,PGA=0.24g)

4.3 SPT及CPT數據分析

根據表1及表2數據，利用簡化Seed法對SPT及CPT數據進行分析，兩組數據得到的孔BHAB-6，孔BHAB-8及孔BHAB-12 在層②(十分疏松的砂巖～中密粉質細砂)基本處于液化狀態，且同一深度兩組數據(SPT及CPT)得到的安全系數較為接近。

5 結語

運用簡化的Seed法分別對地勘SPT試驗數據及CPT試驗數據進行分析，根據不同數據得到的砂土液化安全系數較為接近，層②處于砂土液化區域，需進行地基處理加固以消除地震液化危險，可采用振沖、強夯等方法對地基進行相應處理[4]。

[1] T. L.Youd, I.M. Idriss.Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils[J].Journal of Geotechnical and Geo-environmental Engineering,2001(10):297-313.

[2] 胡長友,劉 方,李 剛.港珠澳大橋隧道工程地震液化判別[J].水運工程,2013(7):57-61.

[3] 唐世棟,羅立疆,林華國.國內外砂土液化判別方法的比較[J].工程勘查,2007(4):4-6.

[4] 王 盼,焦緒學,曾子明.基于CPT評價振沖密實法提高砂土抗液化的效果[J].路基工程,2010(4):224-227.

Analysis of saturated sandy soil liquefaction potential evaluation based on modified Seed method

Li Yage1，2Qiu Mingxi1，2

(1.CCCCWuhanHarbourEngineeringDesignandResearchCo.,Ltd,Wuhan430400,China;2.HubeiKeyLaboratoryofAdvancedMaterials&ReinforcementTechnologyResearchforMarineEnvironmentStructures,Wuhan430400,China)

SPT and CPT tests were performed respectively according to USA codes ASTM1586 and ASTM5778, and then analysis the sandy soil seismic liquefaction with modified Seed method based on the SPT and CPT data, get a more accurate conclusion. Provide a basis for seismic design and ground improvement.

CPT test, SPT test, modified Seed method, sandy soil liquefaction

2015-01-04

李亞閣(1981- )，男，工程師； 邱明喜(1983- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2015)08-0099-02

TU441.4

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