南水北調中線工程總干渠安陽段飽和砂土及少粘性土的地震液化問題分析

張天元

（中國地質大學〈武漢〉，湖北 武漢 430074）

1 概況

南水北調中線工程總干渠河南安陽段安陽河左岸Ⅰ級階地（樁號ZBg8+180～ZBg8+750）上部分布有輕粉質壤土夾細砂薄層，漳河右岸漫灘（樁號ZHg1+450～ZHg1+970）分布有極細砂、輕壤土和中壤土，雖然部分砂土和少粘性土在勘察期間處于地下水位以上，考慮渠道建成后，由于渠道滲漏使地下水位抬升，可能使其達到飽和狀態，引起地震液化問題。

2 地震液化初判

根據中國地震局分析預報中心出版的《南水北調中線工程沿線設計地震動參數區劃報告》，上述地區地震動峰值加速度為0.15g，相當于地震烈度Ⅶ度區。故對于上述渠段砂土和少粘性土均應進行地震液化判別。

2.1 地震液化初判

依據《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）附錄N第N.0.3條之規定，經初判：南水北調中線工程總干渠安陽河左岸Ⅰ級階地和漳河右岸漫灘上分布的砂土及少粘性土為可能液化土層。

2.2 地震液化復判

2.2.1 標準貫入試驗判別法

根據標準貫入試驗進行判別：依據《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）附錄N第N.0.4條，當飽和砂土和少粘性土實測標準貫入擊數（未經桿長修正）N63.5值小于臨界值Ncr時，應判為可液化土，否則為不液化土；由于標準貫入試驗貫入點深度和地下水位在試驗時地面以下的深度，不同于工程正常運行時，應對標準貫入擊數值進行修正，如下：

式中：N63.5——工程運行時，標準貫入點在當時地面以下ds，m，深度處的標準貫入擊數；

N′63.5——實測標準貫入擊數；

ds——標準貫入點在工程運行時地面以下的深度，在地面以下5m以內時，采用5m計算；

dw——地下水位在工程運行時，地下水位在當時地面以下的深度，m，當地面淹沒于水面以下時，dw取0；

d′s——標準貫入試驗時，標準貫入點在當時地面以下的深度，m；

d′w——標準貫入試驗時，地下水位在當時地面以下的深度；當地面淹沒于水面以下時，d′w取0。

標準貫入錘擊數臨界值計算公式如下：

式中：ρc——土的粘粒含量質量百分率，%，當ρc＜3%時取3%；

N0——液化判別標準貫入錘擊數基準值，近震Ⅶ度取6。

安陽河左岸渠段利用NEH80-13、NEH80-14 鉆孔資料進行判別，由于該處為填方段，渠底板高程85.6m，高出現地面1.24m 左右，式中dw取0，ds取渠底板以下深度。判別結果見表1。

表1 安陽河左岸渠段地基液化判別表（標準貫入試驗）

漳河右岸渠段利用NEG94B、NEQ94- 1 和NEQ94-3 鉆孔資料進行判別，該處為填方段，渠底板位于地面以上，式中dw取0，ds取渠底板以下深度。判別結果見表2。

表2 安陽河右岸渠段地基液化判別表（標準貫入試驗）

由表1、表2可知，安陽河左岸Ⅰ級階地（樁號ZBg8+180～ZBg8+750）上部的輕粉質壤土及細砂夾層，漳河右岸漫灘（樁號ZHg1+450～ZHg1+970）分布的輕壤土和樁號ZHg1+790～ZHg2+049 極細砂、中壤土和輕壤土均為可液化土層，即在渠道正常運行后，存在地震液化問題，影響渠道的安全。

2.2.2 靜力觸探試驗判別法

qc′=qco·aw·au·ap

式中：qc′——飽和土液化臨界靜力觸探錐尖阻力，MPa；

qco——飽和土液化臨界靜力錐尖阻力，MPa；

aw=1-0.065(dw-2)；

au=1-0.05(du-2)，對于深基礎，au=1；

ap——土性綜合影響系數。

經查表計算求得：qco=4.6MPa；aw=1.13，au=1.0；ap=1.0；qc′=5.2MPa，勘探中實測錐尖阻力平均值qc=3.6～5.3MPa，因此判定一般qc＜qc′，因此判定為可液化砂層。

3 結語

南水北調中線工程總干渠河南安陽段，安陽河左岸Ⅰ級階地上部分布有輕粉質壤土夾細砂薄層，漳河右岸漫灘分布有極細砂、輕壤土、輕壤土和中壤土，雖然部分砂土和少粘性土在勘察期間處于地下水位以下，總干渠渠道建成運行中，地下水位有所抬升，使其達到飽和狀態；故對于上述渠段砂土和少粘性土均應進行地震液化判別。設計和施工時須考慮采用加密法、換土法等方法處理，消除地基液化問題。