土的液化判別中的三個問題

高 青 松

(山西高原巖土工程勘察設計研究院有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

現行《建筑抗震設計規范》[1]給出了地震時，飽和砂土或粉土的液化判別方法。然而在具體執行過程中，卻發現三個問題：1)地震液化復判公式中的ds意義不是太明確，導致不同的人，不同的勘察設計單位算出的Ncr有區別；2)地基填挖方時，沒有明確相應的公式，如果用運營后的參數ds，dw代入，液化影響的趨勢，初判時與人的常理基本一致，而詳判時有時卻出現與常理的差異；3)如果有多個鉆孔，鉆孔的液化等級不一致時，沒有提供整個地基液化等級的判別法，從而難以決定相應的抗液化處理措施。

1 貫入深度的取值

根據文獻[1]中式(1)詳判時，ds的含義是：飽和土標準貫入點深度。實際上，標貫是有起始點深度，終止點深度的。一般情況是，標貫穿過了30 cm的地層；有些時候是標貫穿越地層距離小于30 cm而擊數已經達到50，標貫擊數N是經過計算的結果。規范并沒有說明ds是起始點深度，終止點深度，還是二者的中點深度。這就導致不同的人，不同的勘察單位對液化土的相關計算出現差異。這種差異不僅表現在Ncr的差異，還會表現在計算液化指數時該點標貫擊數代表的層頂，層底深度的差異，最后就是液化指數計算結果的差異。

(1)

從概率的觀點看，ds應該是穿越土層深度的代表值，那么哪一個深度更有代表性，顯然中點深度更具有代表性。那么用起始點深度計算和中點深度計算，差別究竟如何，因為這里二者有0.15 m的差距，相對ds本身來講，還是較小的，可以用微分公式(1)的辦法估計二者的差距，二者的差距約為式(2)，隨ds的增大而降低。具體計算，最大差距為0.97(取N0=19,β=1.05,ds=0.5),這個結果在大多數情況下對結果影響不太明顯，然而當N與Ncr的差異確實在0.97之內時，就需要注意這種影響了,它可能把本不液化的判別為液化，天壤之別。

(2)

不僅在計算Ncr時會遇到ds的取值問題，用文獻[1]中式(3)計算液化指數IlE時，它還會涉及到計算分層厚度和土層厚度層位影響權函數的取值問題。如果在二個標貫點之間沒有土工分層界線時，計算di時，代表土層的下層界線以標貫起始點深度計算將比標貫穿越地層中點深度計算減少0.15 m(該代表二個標貫點間下層土層的上層界線減小0.15 m)，Wi也會隨之而變；如果在二個標貫點之間有土工分界線時，計算di時，代表土層的下界線不變(該代表土層下層土層的上層界線不變)，Wi是否變化取決于該土層的上界線是否會變。經過仔細推導和驗算，這個誤差一般不超過1.5。

(3)

2 有填挖方時的計算

一般情況下，地基總是有填挖方的，也就是說：無論是初勘察還是詳勘察時測得的ds，dw在實際運營時數值變化了，并不是勘察時的數值。那么，在這種情況下，該如何進行液化判別。

現在大多數勘察院在做勘察報告時就是把實際運營時的ds，dw數值代入Ncr判別：N≤Ncr時，液化；N>Ncr時，不液化。也即是修正Ncr，不修正N，做判別。如果原標貫點在地下5 m，水位在地下1 m；現在需要填方2 m，原來水位不變。按經驗，應該是更不容易液化了，因為多了上面的圍壓；但是代入公式發現是Ncr增加了，更容易液化了。這到底是什么原因。

假定水位不變，只是簡單的填方或是挖方，且填挖的厚度較小，可以對原來的判別式做微分，見式(4) (其中Δds=Δdw)，可以發現在ds=7.5 m處發生轉折,在ds>7.5 m時，公式與常理吻合，也與初判趨勢一致(ds,dw越大，越不容易液化)，但是在ds<7.5 m時，與常理相悖。這表明：直接用現行《建筑抗震設計規范》的式(1)判別填挖方后土的液化是有些問題的(該規范也并沒有說明公式是否適用于填挖方后土的液化判別，及如何使用公式)。其實文獻[2]中式(5)和式(6)提供了運營后的判別方法，該法僅適用于ds≤15 m的情況。其基本思路是：Ncr不變，修正N來解決運營后土的液化判別，而Ncr的算法與舊的GB 50011—2001建筑抗震設計規范相同。

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(5)

(6)

3 各勘探點判別液化等級不一致

在勘察中經常會碰到各個勘探孔的液化等級判定不一致的情況，在這種情況下，如何判斷地基的液化等級就成了一個問題，然而規范卻未給出相應的辦法。筆者所在的公司一般采取如下措施：1)如果地塊面積較大，應該分區評價；2)如果同一分區中液化點的液化判別等級差距為二級，重新核查數據；3)核查數據無誤：a.工程比較重要，建筑物為甲乙類建筑，或者有20%的勘探點液化等級較高，以較高的液化等級作為地基液化等級；b.建筑物為丙類建筑，等級較高的勘探點不超20%，則用各個勘探點的液化指數以控制面積為權重加權平均的辦法綜合研判，考慮的因素：液化指數的大小，液化指數的差異大小，建筑物的重要性，建筑物由于液化而導致的破壞后果，地基處理的經濟性等。

4 結語

《建筑抗震設計規范》的液化判別公式中由于ds的含義略有含糊，導致大多數人算出的Ncr存在差異，建議用標貫起始點+0.15 m作為ds來算Ncr；并在計算IlE按相同原則確定di，Wi。

考慮填挖方的情況時，規范未明確給出判別公式。ds≤15 m時，可以采用規范的Ncr+修正N(修正系數用文獻[2]給出的公式)的辦法來判別液化。

各個勘探點判別出的液化等級存在差異時，應該結合實際情況，綜合研判地基的液化等級：地塊面積較大，可以分塊判別；液化等級較高的勘探點較多時，按謹慎性原則，以較高的液化等級為地基液化等級；液化等級較高的點不多時，可以用各個勘探點的液化指數以控制面積為權重，加權評價的辦法綜合研判。