饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算
饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算
液化土的判别与计算
一、判别依据
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010：
第4.3.1条：饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和处理，6度时，一般情况下可不进行判别与处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别与处理，7～9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别与处理。
第4.3.2条（本人加注：此属强制性条文）：地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。（注：本条饱和土液化判别不含黄土、粉质粘土）
第4.3.4条：当饱和粉土、或饱和砂土的初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面以下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基和基础的抗震承载力验算的各类建筑可
（不经杆长只判别地面以下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数N
修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应别为液化土。
【第4.2.1条：1本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑；2地基主要受力层[系指条形基础底面下深度3b（b为基础底面宽度）、独立基础下1.5b，且厚度不小于5m的范围]范围内不存在软弱粘性土层（指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kpa的土层）的建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋、2）砌体房屋、3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架—抗震墙房屋、4）基础荷载与“3）项”相当的多层框架房屋和多层混凝土抗震墙房屋】
二、判别方法
第4.3.3条：饱和粉土及饱和砂土的液化判别
1、地质年代为晚更新世（Q3）及以前的地层，7、8度时可判别为不液化。
2、粉土的粘粒（粒径<0.005㎜的颗粒）含量百分率：7度、8度和9度分别不小于10、13和16时可判别为不液化。
3、浅埋天然地基的建筑，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：
1）d u>d0+d b-2
2）d w> d u +d b-3
3）d u+ d w>1.5d0+2d b-4.5
式中d u--上覆非液化土层厚度（m），计算时宜将其内淤泥及淤泥质土层扣除；
d w---地下水位深度（m），宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；当区域地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。
d b---基础埋置深度（m ）
，不超过2m 时应采用2m ；
d 0---液化土特征深度（m ），按下表采用：
土名 7度 8度 9
度 粉土
6 7 8 砂土
7 8 9 1、标准贯入锤击数临界值N cr
1）标准贯入锤击数临界值N cr 计算公式
液化判别标准贯入锤击数临界值N cr 按下式［GB50011-2010第 4.3.4条式（4.3.4）］计算： N cr =N 0β［ln(0.6 ds+1.5)-0.1 dw ］pc /3
设计地震基本加速度值（g ） 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 标准贯入锤击数基准值N 0 7 10 12 16 19
s d W —地下水位深度（m ）（取被计算孔的稳定水位深度）；
pc —粘粒百分率含量，当小于3或为砂土时取3（此时实际pc /3=1）， ※这里须注意一点，当不是砂土且不小于3时应按实际值代入计算； β—调整系数，设计地震分组为第一组，取0.80;第二组取0.95;第三
组取1.05。
2）当饱和土标准贯入锤击数N i （不经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判别为液化土。
2、液化指数I iE
1）液化指数I iE 计算公式
“I iE ”计算公式见GB50011-2010-4.3.5式: I lE ＝ ∑=n
1
i [1-N i /N cri ]d i W i
式中 n---判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数
N i 、N Cri —分别为i 点标准贯入锤击数的试验值与临界值，当实测
值大于临界值时应取临界值；当只须判别15m 范围深度内的液化时，15m 以下的实测值可按临界值采用； d i ---i 点所代表的土层厚度（m ），可取与该标贯试验点相邻的
上、下两标贯试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位埋深，下界不深于液化深度；
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 时应取0
值，5～
20m 时应按线性内插法取值。
※：本人建议从小于5m 至等于20m 的线段平
分为16段（从<5m 、5ｍ、6ｍ……20ｍ），则计求以下各中点深度W i 可按W i =9.375-0.625(i-5)计算（结果按4舍5入取值,精确到0.01）, 式中i 为计算层的中点深度,单位为m 。
※： 这里必须注意:计算公式计算的I iE 是每个钻孔各标准贯入试验点总数之和,即同时存在饱和粉土与饱和砂土时,应一并计算。 2）液化等级判别
液化等级 轻微 中等 严重 液性指数I iE 018
三、计算实例 1、实例资料 土层名称 及序号 层底深度 （m ） 标贯试验
点底
深ds
（m ） 锤击数N 0
（击）
备注
粉质粘土① 3.25 （1）
1.30 （2）
2.65
19 17 粉 土② 6.15 （3）
3.75 （4）
5.05
9 8 7
（5）6.10
粉砂③
8.2
（6）
7.05
（7）
8.10
9
7
圆
砾④17.20
注: 标贯试验点底深栏“（1）1.30”中”（1）”为试验点编号i.余同。W i见液性指数计算一节。
2）、地下稳定水位埋深有两种情况:一是3.40m,二是1.95m；粉土②粘粒含量6～8%（平均值7.4%）；场地抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组。
2、计算与评价:
1）标准贯入锤击数临界值N cr计算与判别
（1）己知水位埋深dw =3.40m，则0.1 dw=0.34；按规范规定，液化判别标
准贯入锤击数基准值N
0=10; β=0.8.则N
β=8；粉土②中粘粒含量百分率平均7.4，
其pc
/3=0.637，粉砂③按规范规定取3%，其pc
/3=1。分别代入后：粉土②的
N 0βpc
/3=，N cr =4.752［ln(0.6 ds+1.5)-0.34］；粉砂③的N0βpc
/3=8，
N
cr =8[ln(0.6 ds+1.5)-0.34] 计算标准贯入锤击数临界值N
cr
。
N
3：
N
cr
=5.096［ln(0.6 ×3.75+1.5)-0.34］=5.00 3 =9击,为不液化土 N 4： N cr =5.096［ln(0.6 ×5.05+1.5)-0.34］=5.97 4 =8击,为不液化土 N 5： N cr =5.096［ln(0.6 ×6.10+1.5)-0.34］=6.63 5 =7击,为不液化土 N 6： N cr =8［ln(0.6 ×7.05+1.5)-0.34］=11.25>N 6 =9击,为液化土 N 7： N cr =8［ln(0.6 ×8.10+1.5)-0.34］=12.08>N 7 =7击,为液化土（2）己知水位埋深dw =1.95m，则0.1 dw=0.195；其他条件未变,分别代入 后：粉土②的N cr =4.752［ln(0.6 ds+1.5)-0.195］；粉砂③的N cr =8[ln(0.6 ds+1.5)-0.195] 计算标准贯入锤击数临界值N cr 。 N 3：N cr =5.096［ln(0.6 ×3.75+1.5)-0.195］=5.74 3 =9击,为不液化土 N 4：N cr =5.096［ln(0.6 ×5.05+1.5)-0.195］=6.07 4 =8击,为不液化土 N 5：N cr =5.096［ln(0.6 ×6.10+1.5)-0.195］=7.37>N 5 =7击,为液化土 N 6：N cr =8［ln(0.6 ×7.05+1.5)-0.195］=12.41>N 6 =9击,为液化土 N 7：N cr =8［ln(0.6 ×8.10+1.5)-0.195］=13.24>N 7 =7击,为液化土 2）液性指数计算 （1）i点所代表的土层厚度d i计算 根据资料表， i点所代表的土层厚度d i计算成果如下： d3=（5.05+3.75）/2-3.40=1.00（m） 或d3=（5.05+3.75）/2-3.25=1.15（m） ※注：前式取“3.40”是上界不高于地下水位埋深3.40m，后式取“3.25” 是水位高于本试验层上界（顶板）。 d4=［（6.10+5.05）/2-（5.05+3.75）/2］ =（6.10-3.75）/2 =1.175（m） d5=6.15-（6.10+5.05）/2=0.575（m） 注：取“6.15”是下界不深于液化深度,d7处“8.20”情况相同。 d6=（8.10+7.05）/2-6.15=1.425（m） d7=8.20-（8.10+7.05）/2=0.625（m） （2）i点所在土层的中点深度z i及对应层位影响权函数值计算根据资料表，计算i点所在土层的中点深度z i（等于i点所在土层的的上界加i点所代表的土层厚度d i的二分之一），并计算确定W i的值： Z3=3.40+ d3/2=3.90（m），W3=10 或Z3=3.25+ d3/2=3.825（m），W3=10 Z4=3.75+ d4/2=3.75+1.175/2=4.338（m），W4=10 Z5=5.05+d5/2=5.05+0.575/2 =5.338（m）， W5=9.375-0.625× (5.338-5)=9.16 Z6=6.15+d6/2=6.15+1.425/2=6.863（m）， W6=9.375-0.625×(6.863-5)=8.21 Z7=7.05+d5/2=7.05+0.625/2=7.363（m） W7=9.375-0.65× (7.363-5)=7.90 ※以上计算表明:标准贯入试验i点所在土层的中点深度z i等于上一土层厚度底界深度加上i点所在土层厚度的一半。 （1）地下水位埋深3.40m时: I iE=（１－9／11.25）×1.42５×8.21+（１－7／12.08）×0.62５×7.90 =2.34+2.08 =4.42<6,轻微液化 （2）地下水位埋深1.95m时: I iE=（１－7／7.37）×0.５75×9.16+（１－9／11.25）×1.42５×8.21+（１－ 7／12.08）×0.62５×7.90 =0.26+2.34+2.08 =4.68<6,轻微液化 土标贯底深标贯击临界值N cr i试点土层i点土层中点深影响权函液化指数 层d si（m）数（击）厚度d hi（m）度d zi（m）数值W i I iE 粉土②3.75 9 5.00（5.74） 1.15 3.825 10 5.05 8 5.97（ 6.04） 1.175 4.338 10 4.42（4.68）6.10 7 6.63（7.37）0.575 5.338 9.16 粉砂③7.05 9 11.25（12.41） 1.05 6.725 8.21 8.10 7 11.08（13.24）0.625 7.363 7.90 注:上表中临界值N cr与液化指数I iE两栏内黑色为地下水位埋深3.40m时计算结果，红色为水位195m时的结果。 3）场地水位埋深3.40m，略低于粉土②顶界，表明粉土②的大部分与其下 粉砂③处于地下水位之下，属应进行液化判别的饱和土层。粘粒分析表明，粉 土②中含量百分率6～8（平均值7.4）小于规范规定抗震设防烈度7度场地所对应的“10”，初判地震时可能产生液化；经标准贯入试验判别法判别，粉土②的标准贯入锤击数N （见资料表，未经杆长修正）大于液化判别标准贯入锤击数 临界值N cr [见本节（4）标准贯入锤击数临界值N cr及液性指数计算成果表]，为 不液化土层；当地下水位埋深1.95m时,孔深6.10m处标准贯入锤击数N 小于液 化判别标准贯入锤击数临界值N cr ,为液化土;（两种水位条件下）粉砂③的标准 贯入锤击数N 0小于液化判别标准贯入锤击数临界值N cr [见本节（4）标准贯入锤 击数临界值N cr 及液性指数计算成果表]，为液化土层。液性指数I iE=4.42（4.68），液化等级轻微。 岩土工程中的砂土液化判别 摘要：简要介绍岩土工程勘察中，砂土掖化判别与原位测试 关键词：砂土液化；原位测试；试验 引言 与河流冲洪积有关的地貌，地基土层均可能有粉土、粉砂等组成，各土层物理性质差异较大。现今，城区的建筑越来越多，结构复杂、荷载大，对地基土层的粉土、粉砂承掖化判别要求严格，岩土工程勘察工作就显得尤为重要。以下按勘察工作（详勘）的地基土层的粉土、粉砂承掖化判别各个环节应注意的问题。 1原位测试 河流冲洪积地貌有明显的沉积韵律，往往有卵石、砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉土、粉质黏土,粘土。且砂土常有互层、隔层出现。多数地下水较浅。 1.1标准贯入试验 粉土、砂土层试验目的（用途）是判别地基液化可能性及液化等级，在粉土、粉砂层中试验时应对标贯器内的扰动土取样，做颗粒分析试验，以求得粘粒含量进行液化判别；在进行标准贯入试验时，如有卵石、砾砂塌孔应及时下如套管，确认无井内无掉块和无扰动下做实验。若多次采取率较低时也不易做试验，否则易使试验结果失真，室内试验与测试结果差异大。粉土、粉砂实验深度可根据其他钻孔编录资料确定。 1.2静力触探试验 静力触探试验已是不可缺少的测试手段，无卵石、砾砂层均适宜进行静力触探试验，试验目的（用途）包括判别土层均匀性和划分土层、选择桩基持力层、估算单桩承载力、估算地基土承载力和压缩模量、判断沉桩可能性、判别地基土液化等。应选择双桥探头，同时测出锥尖阻力qc、侧壁摩阻力fs及摩阻比Rf，利用qc值进行液化判别，据公式ps=qc+0.00641×fs计算出比贯入阻力，利用ps 值进行估算地基土承载力。 2用标准贯入试验判别砂土掖化 按规范 4.3.4条需进一步进行液化判别时,用标准贯入试验法判别, 标准贯入试验实际锤击数与临界值小于或等于临界值时，应判为液化。液化判别式：Ncr=N0β［㏑﹙0.6 ds ＋1.5﹚－0.1dw］√3/ρc β=1.05 在粉土、粉砂层中试验时，记录标准贯入试验锤击数后，还应对标贯器内的扰动土取样，做颗粒分析试验，以求得粘粒含量进行液化判别。按《建筑抗震设 液化土的判别与计算 一、判别依据 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010： 第4.3.1条：饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和处理，6度时，一般情况下可不进行判别与处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别与处理，7～9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别与处理。 第4.3.2条（本人加注：此属强制性条文）：地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。（注：本条饱和土液化判别不含黄土、粉质粘土） 第4.3.4条：当饱和粉土、或饱和砂土的初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面以下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基和基础的抗震承载力验算的各类建筑可 （不经杆长只判别地面以下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数N 修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应别为液化土。 【第4.2.1条：1本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑；2地基主要受力层[系指条形基础底面下深度3b（b为基础底面宽度）、独立基础下1.5b，且厚度不小于5m的范围]范围内不存在软弱粘性土层（指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kpa的土层）的建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋、2）砌体房屋、3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架—抗震墙房屋、4）基础荷载与“3）项”相当的多层框架房屋和多层混凝土抗震墙房屋】 二、判别方法 第4.3.3条：饱和粉土及饱和砂土的液化判别 1、地质年代为晚更新世（Q3）及以前的地层，7、8度时可判别为不液化。 2、粉土的粘粒（粒径<0.005㎜的颗粒）含量百分率：7度、8度和9度分别不小于10、13和16时可判别为不液化。 3、浅埋天然地基的建筑，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： 1）d u>d0+d b-2 2）d w> d u +d b-3 3）d u+ d w>1.5d0+2d b-4.5 式中d u--上覆非液化土层厚度（m），计算时宜将其内淤泥及淤泥质土层扣除； d w---地下水位深度（m），宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；当区域地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。 基础埋置深度（m），不超过2m时应采用2m； d b--- 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。从而使地基土失去或降低承载能力，加剧震害程度。所以《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）5.7.5规定，抗震设防烈度为6度可以不考虑液化影响；但对沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行液化判别；甲类建筑应专门进行液化勘察。 三、影响砂土液化的因素 场地土液化的因素有很多，需要根据多项指标综合分析，才能准确判别场地土是否发生液化现象。当某项指标达到一定值时，不论其它因素的指标如何，土都不会发生液化，也不会造成震害，这个指标数值称界限值。所以，了解影响液化因素及其的界限值具有实际意义。 （一）地质年代 地质年代的新老是体现土层沉积的时间长短，地质年代老的沉积土 8.2.1 砂土液化评价 小区划场地内河漫滩、Ⅰ级阶地地质时代为全新世。根据工程地质勘探结果，场地仅有钻孔ZK21揭示有粉土与粗砂层，粉土埋深在1.3～3.2m ，粗砂埋深在3.2—4.0m 。按照当地水文资料，荥河历史最高水位为751m ，相应地下水位埋深为2.15m ，部分粉土及全部粗砂层位于地下水位以下（图8.2.1-2）。 8.2.1.1 场地砂土液化判别分析方法 本次工作按照国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）对饱和粉土及砂土进行液化评价。 （1）根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.3.3条，符合下列条件之一的可初步判别为不液化土： 地质年代为第四纪晚更新世（Q 3）及其以前时，7、8度时可判为不液化； 粉土的粘粒（粒径小0.005mm 的颗粒）含量百分率，7度、8度、9度分别不小于10、13、16时，可判为不液化土。 根据《颗粒分析成果表》，场地内分布的粉土、粗砂，粘粒含量（粒径小0.005mm 的颗粒）百分率为3～9.97%，在7度、8度设防烈度下，初步判定为液化土。 （2）采用标准贯入试验判别法，计算液化判别标准贯入锤击数临界值，对场地内的饱和砂土进行液化判别。 在地面下20m 深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算： () 0ln 0.6 1.50.1w cr s N N d d β=+-????N cr ：液化判别标准贯入锤击数临界值； 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； N 0：液化判别标准贯入锤击数基准值（设计地震加速度0.10g 时，N 0取7， 设计地震加速度0.20g 时，N 0取12）； d s ：饱和土标准贯入点深度（m ）； d w ：地下水位（m ）； ρc ：粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。 当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。 ①50年超越概率10%情况下，钻孔内饱和粉土、粗砂的标准贯入锤击数临界值计算见下表（表8.2-1）： 表8.2-1 场地勘察钻孔标准贯入试验数据及粉土液化判别（50年超越概率10%） 821砂土液化评价 小区划场地内河漫滩、I级阶地地质时代为全新世。根据工程地质勘探结果，场地仅有钻孔ZK21揭示有粉土与粗砂层，粉土埋深在1.3?3.2m，粗砂埋深在3.2 —4.0m。按照当地水文资料，荥河历史最高水位为751m相应地下水位埋深为2.15m,部分粉土及全部粗砂层位于地下水位以下（图 8.2.1-2 ）。 8.2.1.1场地砂土液化判别分析方法 本次工作按照国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）对饱和粉土及砂土进行液化评价。 （1）根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010第433条，符合下列条件之一的可初步判别为不液化土： 地质年代为第四纪晚更新世（Q）及其以前时，7、8度时可判为不液化； 粉土的粘粒（粒径小0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度、9度分别不小 于10、13、16时，可判为不液化土。 根据《颗粒分析成果表》，场地内分布的粉土、粗砂，粘粒含量（粒径小0.005mm 的颗粒）百分率为3?9.97%,在7度、8度设防烈度下，初步判定为液化土。 （2）采用标准贯入试验判别法，计算液化判别标准贯入锤击数临界值，对场地内的饱和砂土进行液化判别。 在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算： N cr N 0 In 0.6d s 1.5 0.1d w3/ c N Cr :液化判别标准贯入锤击数临界值； B：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 ; N）:液化判别标准贯入锤击数基准值（设计地震加速度0.10g时，N）取7, 设计地震加速度0.20g时，N）取12）; d s：饱和土标准贯入点深度（m ； d w：地下水位（m ； P：粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。 当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。 ①50年超越概率10%青况下，钻孔内饱和粉土、粗砂的标准贯入锤击数临界值计算见下表（表8.2-1 ）: 表8.2-1场地勘察钻孔标准贯入试验数据及粉土液化判别（50年超越概率10% 〈三〉地震效应分析 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的划分，并结合波速及地脉动测试报告可知：场地位于基本烈度Ⅶ度区，建筑物应按相应地震烈度进行抗震设防。设计基本地震加速度值为0.10g ，卓越周期变化范围为0.02s ~0.21s ，场地土类型整体为中硬土，局部区域为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类，属于抗震不利地段。 〈四〉场地砂土液化判别 拟建场地位于基本烈度Ⅶ度区，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，须对场地内存在的饱和砂土进行液化判别。 根据勘察成果，场地地基土中2-3层为第四系冲洪积含粘性土中粗砂层，松散～稍密状，顶板埋深0.00～3.90m ，局部区域位于地下水位以上，未达饱和状态；按Ⅶ度区计算，该层大部份粘土含量达15%左右，故初步判别为不液化地层。 依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，对位于地下水位以下呈饱和状态的砂土，结合标贯击数判别该层是否发生液化，对于可液化砂土层，再进一步计算液化指数，依据液化等级确定地基可能遭受的地质灾害危险性级别。 砂土液化判别公式如下： ()[]ρ o w s o cr d d N N 3 1.09.0-+= (适用于地面以下15m 以内) [] ρ o s o cr d N N 3 1.04.2-= (适用于地面以下15～20m 以内) 式中： d s —饱和土标准贯入点深度（m ）； d w —地下水位深度（m ） ρo —粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，取3。 N cr —饱和土液化临界标准贯入锤击数； N o —饱和土液化判别的基准标准贯入锤击数。 对于可液化土层，按下式计算的液化指数（I ie ）来确定液化等级； w d N N I i i n i cri i ie ) 1(1 ∑=- = 式中： I ie ：液化指数； N i ：饱和土层中i 点的实测标准贯入锤击数； N cri ：相应于Ni 深度处的临界标准贯入锤击数； n ：每个钻孔内15m 深度范围内饱和土层中标准贯入点总数； 并按表4的标准进行砂土液化等级划分。 表4 砂土液化等级分级标准 表 5）。冲洪积含粘性土中粗砂层（层序号2-3）液化指数I lE 为＜0，均为无液化土层。因此综合判定本场地无可液化地层分布。 砂土液化的评价方法和防护措施 砂土液化的防治措施研究地震作用下砂土液化的重要目的是预防砂土液化，减少由它造成的损害。减轻地震液化造成损害的措施可分为两类：1）砂土改良措施———通过改良砂土的性质，加强土的抗液化能力，积极预防砂土液化的生产和发展。2）结构改良措施———对没有进行地基处理（或未达到预定效果）的液化地基，通过加强结构的抗液化能力，预防结构破坏。 岩石风化工程地质研究 基本概念：岩石在各种风化营力作用下，所发生的物理和化学变化的过程称为岩石风化，它包括岩石所感受的风化作用及其所产生的结果两个方面。 影响因素：1气候影响：气候是控制风化营力的性质及强度的主要因素。反映气候特点的气象要素很多，其中对岩石风化影响较大的主要是温度和雨量。在昼夜温差及冷热更替频率较大的地区，有利于物理风化作用。温度的高低，不仅直接影响岩石热胀冷缩和水的物理状态，而且对矿物在水中的溶解度、生物的新陈代谢、各种水溶液的浓度和化学反应的速度都有很大的影响。 2岩性影响：岩石的抗风化能力与其形成环境、矿物成分及结构构造关系极为密切。如前所述，岩石风化发生于地壳表层，当成岩环境与地表环境差异愈大时，原岩风化变异愈强烈，即岩石的抗风化能力愈弱。岩石抗风化能力的大小，主要决定于组成岩石的矿物成分。不同矿物具有不同的结晶格架，由其化学活泼性所决定的抗风化能力亦不相同。 3地质构造影响：在成岩过程，地壳运动及其它次生作用下，使岩体内部形成了极为复杂的软弱结构面网络。这些不同成因的软弱结构面包括:断层、节埋、劈理，片理、片麻理、层理、沉积间断面、侵入体与围岩的接触面、岩浆岩的流面等等，它们构成了风化营力(水、气等)侵袭岩石的入侵之门和深入岩体内部的良好通道，对加深及加速岩石的风化起了有力的促进作用。 4地形地貌：地形条件既可直接影响岩石的风化作用，义可通过对气候及水文地质条件的影响，间接地影响岩石的风化。在同一纬度带，气候类型有随高程不同的垂直分带规律。在同一山地的不同部位亦可显示风化的差异。陡坡地段，地表水及地下水较活泼，岩石风化速度较快，但风化产物易被剥蚀冲刷，风化壳厚度一般较薄，风化深度不大。 5其他因素：地壳运动特点，地下水，人类活动 风化带垂直分带标志和方法 主要包括下列几个方面：(1)颜色风化程度不同的岩石，在外观上首先表现在颜色上的差异。如有的原岩新鲜时为灰绿色，风化后在风化壳剖面上由下往上则变为:黄绿色、黄褐色、棕红色、红色，这是从整体来看的。此外，从局部或某一色彩看，颜色的变化程度也有所不同，有的仅沿岩石的裂隙面发生变化，有的仅部分岩体发生变化，有的全部岩体均发生变化。(2)岩体破碎程度风化剖面上岩体的破碎程度反应了岩石的风化程度。随着岩石风化程度的加深，完整坚硬的岩体逐渐破碎成块石、碎石、砂粒、粉粘粒。在风化剖面从上到下的不同部位上，这些颗粒所占的比例是不同的，上部以粉粘粒为主，夹有砂粒及碎石；向下过渡为以砂粒为主夹有粉粘粒及碎石；再向下以碎石为主夹有块石及少量粉粘粒；再向下则以块石为主夹碎石等。破碎程度还表现在风化产物破碎时的难易，如用锤难以击碎的，用锤易击碎的，用手指能捏碎的，轻微接触即行松散的等。(3)矿物成分的变化如前所述，不同矿物的抗风化能力是不同的，岩石中总是那些不稳定的矿物首先风化变异，当风化作用持续进行时，稍稳定的、稳定的矿物才顺次开始发生风化，这时不稳定的矿物可能已变得面目全非了。既使同一矿物在不同风化阶段所形成的新矿物也不一样。此外，化学风化在 《高等土力学》论文题目：饱和砂土液化 姓名：赵卫 专业：防灾减灾工程及防护工程 学号：2009020318 时间：2010年1月 饱和砂土液化 在历次大地震中，都有砂土液化现象发生，并造成了严重的破坏和经济损失。由此引起了岩土工程界的重视，并进行了广泛的研究，取得了丰硕的成果。本文就砂土液化的一些基本概念进行讨论，阐述一些长期以来流行于我国岩士工程界的有关液化的概念，综述了稳态强度和它在砂土液化分析中的应用以及存在的一些问题。 关于砂土液化的定义 日本土力学与基础工程学会在它所编写的《土力学与基础工程词典》(1985年)中给出了液化的定义：“饱和砂土由于孔隙压力的升高而引起剪切强度丧失和有效应力降低，这种状态称为液化”。这种定义是一种关于饱和砂土液化的广义定义。按这种广义液化的定义，液化后可以产生两种结果，一种是产生流动滑移破坏，另一种是由于软化而产生一定量的变形。这种定义是美国与日本近些年普遍接受的定义。但这种饱和砂土液化的定义与我国工程界普遍流行的看法并不完全一致。在我国通常认为：物质从固体状态转化为液体状态的行为和过程，称为液化。 关于砂土液化的定义在80年代以前较为混乱，例如有“初始液化、循环液化、实际液化”等定义。为便于讨论，首先给出上述三种液化的定义： 根据动三轴试验的结果，Seed给出了初始液化(Initial liquefaction)(有时seed等也简称为液化)的定义：在简谐循环荷载作用下，饱和砂土孔隙中的残余孔隙压力初次等于所施加的围压时的状态，即峰值循环孔压与围压的比值初次达到100％的条件或状态。初始液化时，土样的轴向应变(双峰值差的轴向应变)大致为5％。因此有时也把土样动轴向应变值初次达到5％的状态称为初始液化。Seed学派把初始液化作为判别液化势的一个准则而得到广泛应用。对于这一定义，我国岩土界是比较熟悉的。 实际液化：在冲击或应变的作用下，松散饱和砂上的强度极大地降低，在极端情况下将导致流动滑移破坏。 循环液化：在动三轴循环荷载作用下，具有膨胀性趋势的较密实的砂样中孔隙水压力在每一循环中将瞬时达到围压的响应或状态，它是动力和静力荷载同时作用的结果。循环活动性也是类似定义的。应该指出，循环液化或循环活动性一般是在较密实的(具有膨胀趋势的)饱和砂土中不排水循环荷载作用下才能发生，但不会产生实际液化也不会引起流动滑移破坏。因为进一步的应变会产生膨胀和负孔隙压力。一旦循环荷载停止，饱和砂土还是稳定的。只不过会产生一定量的残余变形。除非密砂在振动过程中，先由密振松然后才可能产生实际液化。 砂土液化引起的流动滑移通常是先由动力循环作用引起强度降低，然后主要在静力作用下引发流动滑移破坏。因而绝大多数液化流动滑移破坏是在地震以后的一段时间才发生。 在1996年以前的文献中，液化(Liquefaction)一词原指饱和松砂 N cr N o 2.4 0.1d s 15 ?20m 〈三〉地震效应分析 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的划分，并结合波速及地脉动 测试报告可知：场地位于基本烈度％度区，建筑物应按相应地震烈度进行抗震设 防。设计基本地震加速度值为0.10g ，卓越周期变化范围为0.02s ~0.21s ，场地 土类型整体为中硬土，局部区域为中软土，建筑场地类别为U 类，属于抗震不利 地段。 〈四〉场地砂土液化判别 拟建场地位于基本烈度％度区，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001 规范要求，须对场地内存在的饱和砂土进行液化判别。 根据勘察成果，场地地基土中2-3层为第四系冲洪积含粘性土中粗砂层， 松 散?稍密状，顶板埋深0.00?3.90m ，局部区域位于地下水位以上，未达饱和状 态；按％度区计算，该层大部份粘土含量达15%左右，故初步判别为不液化地层。 依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，对位于地下水位以 下呈饱和状态的砂土，结合标贯击数判别该层是否发生液化，对于可液化砂土层， 再进一步计算液化指数，依据液化等级确定地基可能遭受的地质灾害危险性级 别。 砂土液化判别公式如下： N cr N o 0.9 0.1 d s d — 2 （适用于地面以下 15m 以内） 以内） 式中： d s —饱和土标准贯入点深度（m ； d w —地下水位深度（m P 。一粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，取3。 N Cr 饱和土液化临界标准贯入锤击数； （适用于地面以下 N O—饱和土液化判别的基准标准贯入锤击数。 对于可液化土层，按下式计算的液化指数（l ie ）来确定液化等级; 式中： l ie （1 u）d i W i i 1N cri l ie :液化指数； N :饱和土层中i点的实测标准贯入锤击数； N Cri :相应于Ni深度处的临界标准贯入锤击数； n :每个钻孔内15m深度范围内饱和土层中标准贯入点总数; 并按表4的标准进行砂土液化等级划分。 表4 砂土液化等级分级标准 表5 饱和含粘性土中粗砂层（层序2-3）液化判别及液化指数统计 根据工程勘察钻孔资料依据上述公式进行砂土液化计算（其计算结果见表 5）。冲洪积含粘性土中粗砂层（层序号 2-3）液化指数I IE为V O,均为无液化土层。因此综合判定本场地无可液化地层分布。 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。从而使地基土失去或降低承载能力，加剧震害程度。所以《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）5.7.5规定，抗震设防烈度为6度可以不考虑液化影响；但对沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行液化判别；甲类建筑应专门进行液化勘察。 第28卷 第7期 岩 土 工 程 学 报 Vol.28 No.7 2006年 7月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July 2006 砂土液化后大变形的机理 张建民1，2，王 刚3 （1.清华大学土木水利学院，北京 100084；2.清华大学水沙科学与水利水电国家重点实验室，北京 100084；3.二滩水电开发有 限责任公司，四川 成都 610021） 摘要：基于试验观察和机理分析，揭示了不排水往返加载条件下饱和砂土初始液化后的剪切大应变和三个体积应变分量(有效球应力变化引起的体变、可逆性剪切体变和不可逆性剪切体变)之间的内在联系，阐明了三个体积应变分量的组合变化规律控制了饱和砂土液化后大变形的产生和发展，界定了液化后循环剪切大变形过程中交替出现的三种物态（摩擦接触状态、临界接触状态和悬浮状态）及其产生条件，解释了液化后流滑和再固结体变形成的机理，给出了一个物理概念明确并具有普遍性的建立液化后大变形弹塑性本构模型的合理途径。 关键词：砂土；液化，液化后变形；循环加载 中图分类号：TU435 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2006)07–0835–06 作者简介：张建民(1960–)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土工程的教学、科研与咨询工作。 Mechanism of large post-liquefaction deformation in saturated sand ZHANG Jian-min1, WANG Gang2 (1. School of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2. Laboratory of Hydro-Sciences and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 3. Ertan Hydropower Development Co., Ltd, Chengdu 610021, China) Abstract: Based on experimental observations and cause analysis of formation, an intrinsic relationship was revealed between the large post-liquefaction shear deformation of saturated sand under undrained cyclic loading and three types of volumetric strain components (i.e., a reversible component due to dilatancy, an irreversible component due to dilatancy and a component due to change in mean effective stress). It was found that the development of the large post-liquefaction shear deformation is governed by coupling variation of the three volumetric strain components and is accompanied with three physical states of soil particles (i.e., the frictional contact state, the critical contact state and the suspension state) that appear alternately. The above new knowledge provides a rational explanation why unstable flow slides and large reconsolidation deformation may take place after the initial liquefaction and also a rational approach to the establishment of an elasto-plastic constitutive model used to describe the large post-liquefaction deformation. Key words: sand; liquefaction; post-liquefaction deformation; cyclic loading 0 前 言 已有震害调查表明，饱和砂土地层液化引起的地基大变形（侧向变形和沉降）是导致强震区各种基础设施和生命线工程震害的主要原因。评价地震液化引起的地基大变形的关键在于揭示循环荷载作用下饱和砂土液化后应力应变响应的规律。Seed等[1]把不排水循环剪切试验中有效应力第一次为0的状态称为“初始液化”，从而将液化过程分为“液化前（初始液化前）”和“液化后（初始液化后）”两个阶段。以往关于饱和砂土液化问题的绝大多数研究都集中在“初始液化”的产生条件、影响因素、评判准则以及液化前的应力应变响应，对于液化后的应力应变响应的研究则相对较少[2-4]，特别是对饱和砂土液化后大变形产生机理的深入研究则更少，迄今为止提出的绝大多数砂土的循环本构模型均不能够模拟液化后的应力应变响应。 Shamoto和张建民等[5]提出了饱和砂土液化后大变形的一种机理解释，并据此建立了描述饱和砂土液化后不排水单调剪切大变形的本构模型，发展了一套相对比较完整的可统一预测液化后地面侧向变形和竖向沉降的实用方法（Shamoto和张建民等[8-10]）。张建民和王刚[7]根据该液化后大变形的机理在Ramberg-Osgood模型的基础上建立了一个能够统一 ─────── 基金项目：国家自然科学基金资助项目（50478016）；北京市自然科学基金重点资助项目（8061003） 收稿日期: 2005–03–07 饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算 液化土的判别与计算 一、判别依据 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010： 第4.3.1条：饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和处理，6度时，一般情况下可不进行判别与处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别与处理，7～9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别与处理。 第4.3.2条（本人加注：此属强制性条文）：地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。（注：本条饱和土液化判别不含黄土、粉质粘土） 第4.3.4条：当饱和粉土、或饱和砂土的初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面以下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基和基础的抗震承载力验算的各类建筑可 （不经杆长只判别地面以下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数N 修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应别为液化土。 【第4.2.1条：1本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑；2地基主要受力层[系指条形基础底面下深度3b（b为基础底面宽度）、独立基础下1.5b，且厚度不小于5m的范围]范围内不存在软弱粘性土层（指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kpa的土层）的建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋、2）砌体房屋、3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架—抗震墙房屋、4）基础荷载与“3）项”相当的多层框架房屋和多层混凝土抗震墙房屋】 二、判别方法 第4.3.3条：饱和粉土及饱和砂土的液化判别 1、地质年代为晚更新世（Q3）及以前的地层，7、8度时可判别为不液化。 2、粉土的粘粒（粒径<0.005㎜的颗粒）含量百分率：7度、8度和9度分别不小于10、13和16时可判别为不液化。 3、浅埋天然地基的建筑，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： 1）d u>d0+d b-2 2）d w> d u +d b-3 3）d u+ d w>1.5d0+2d b-4.5 式中d u--上覆非液化土层厚度（m），计算时宜将其内淤泥及淤泥质土层扣除； d w---地下水位深度（m），宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；当区域地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。 3.4砂土地震液化的判别 初判：饱和的砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判别为 不液化或可不考虑液化影响： l 地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时，7、8度时可判为不液化。 2 粉土的黏粒（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，可判为不液化土。 注：用于液化判别的黏粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定，采用其他方法时应按有关规定换算。 3 浅埋天然地基的建筑，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： d u ＞do＋d b －2 dw＞do＋d b －3 d u ＋dw＞1.5do＋2d b －4.5 式中：dw——地下水位深度(m)，宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用； d u ——上覆盖非液化土层厚度(m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除； db——基础埋置深度(m)，不超过2m时应采用2m； d0——液化土特征深度(m)，可按表1采用。 复判：当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15m 范围内土的液化。当饱和土标准贯人锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。 在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：Ncr=Noβ[ln(0.6ds+1.5)-0.ldw]c ρ/ 3 式中：Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值； No——液化判别标准贯入锤击数基准值，可按表2采用； ds——饱和土标准贯入点深度(m)； dw——地下水位(m)； ρc——黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用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。 建筑结构抗震设计—课程论文 题目 结构抗震体系选择及延性改善措施 学生姓名徐健峰 学号09143524 院系工学院土木系 专业土木工程 课程教师梁超锋 完成日期2012-5-30 砂土液化及其工程处理措施 摘要: 文中介绍了砂土液化的机理及影响液化的因素，阐述了砂土地震液化的判别方法及出现的一些问题，并提出各类建筑工程的抗液化措施，以供参考借鉴。关键词：液化判别；液化指数；液化等级；抗液化措施 引言 饱和砂土在地震、动荷载或其外力作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象为砂土液化。[1]我国地处环太平洋地震带和喜马拉雅一地中海地震带之间，属于地震易发区域。地震时，饱和砂土及粉土的液化常引起建筑物的沉降、倾斜、甚至毁灭性的破坏。近10 多年来，地球上发生的多起大地震，如1995 年神户大地震、1999年土耳其地震及2008 年我国四川汶川“5.12”大地震，都有大量的砂土液化发生，同时伴有不同程度的喷水冒砂，导致地面下沉、大规模滑坡以及结构地基基础破坏，给国家和人民群众带来了重大的损失。震害的经验表明，土壤液化是导致工程结构破坏的主要因素之一。 二、砂土液化的机理及影响液化的因素 1．液化的形成机理 一、砂土液化的机理饱和松散的砂土在强烈地震作用下会产生急剧的状态改变和强度丧失,导致地面和建筑物的破坏,此即所谓的液化现象。饱和砂土是由砂和水组成的复合体系,在振动作用下,饱和砂土的液化取决于砂和水的特性[2]。饱和状态的砂土，在承受一定强度的振动作用时，会由原来结构稳定状态向类似粘滞液状态变化。砂土液化的外观现象之一是喷砂冒水。喷砂点有的成群，有的成带。喷出的砂堆直径大者数米至十几米，小者仅数十厘米。由于地基液化，使高耸建筑物倾斜，民用房屋局部下沉。 2．影响砂土液化的主要因素 （1）土性：主要包括土的颗粒组成、颗粒形状、土的密度等。土的颗粒越粗，平均粒径越大，动力稳定性就越高。因此粗、中、细、粉砂的液化可能性逐级增大。同一级砂土中，颗粒的级配越好，即不均匀系数Cu 越大，动力稳定性 昆明理工大学 土动力学课程论文 饱和砂土地震液化及治理措施 姓名：刘青水 学号：2012710013 专业：建筑与土木工程 20130601 1. 前言 2.饱和砂土振动液化机理 3. 影响饱和砂土液化的主要因素 3.1 土的性质 3.2 土的初始应力状态 3.3 振动的特性 4. 饱和砂土的地震液化效应 4.1 强度失效 4.2 喷水和冒砂 4.3 滑移 5. 饱和砂土地震液化治理措施简介 6. 结语 饱和砂土地震液化及治理措施 摘要:我国是多地震国家,地震区分布广,地震灾害严重,许多重要设施处于地震液化敏感区内。本文从饱和砂土振动液化的机理、影响因素、液化效应及治理措施等几个方面进行了分析和介绍。关键词: 饱和砂土; 地震液化; 液化效应; 治理措施 Earthquake liquefaction of saturated sandy soil and control measures Abstract: Earthquakes occur frequently in our country, the disaster is serious, widely distributed in the earthquake zone, many earthquake liquefaction of important facilities in a sensitive area.This paper from the mechanism of vibration liquefaction of saturated sandy soil, influencing factors and liquefaction effect and control measures etc. Several aspects are analyzed and introduced. Key Words：Saturated sand; Earthquake liquefaction; Liquefaction effect; Control measures 1前言 在场地和地基的抗震勘察设计和研究中, 饱和砂土的地震液化是最为突出的问题。实际工程中,抗液化措施的选择是一项综合性很强的工作,勘察设计人员应在深刻理解液化的机理、效应的基础上,抓住场地、地基和建筑物的特点,采取有效、经济合理的措施。 2饱和砂土振动液化机理 当振动荷载作用在饱和沙土上时,砂土骨架因为振动的影响受到一定的惯性力和干扰力。由于砂土质量和排列状况不同,再加上各点的起始应力和传递的动荷强度不同,使各个砂土颗粒的作用力在大小、方向上有明显的差异,从而在砂土颗粒间的接触点引起新的应力。当这种新的应力超过一定数值后就会破坏砂土颗粒间原来的联结与结构,使砂土颗粒彼此脱离接触。此时, 原先由砂粒间的接触点传递的有效压力就转为由孔隙水来承担, 从而引起孔隙水压力的骤然升高。一方面,孔隙水在一定超静水压力作用下力图向上排出;另一方面,砂土颗粒在重力作用下向下沉落。砂土颗粒的向下沉落受到孔隙水向上排出的阻碍,在结构破坏的瞬间或一定时间内使砂土颗粒处于局部或全部悬浮(当孔隙水压力等于有效覆盖压力时) 状态, 砂土的抗剪强度部分或全部丧失,砂土即出现不同程度的变形或完全液化。 砂土液化过程可如图1 形象表示。 饱和砂土液化机理及液化判别方法 砂土液化是一种由地震引起的次生地质灾害。我国邢台、唐山和海城三地强地震，都发生了大范围的液化，造成严重损害。在当前国家加强基础设施建设、加快城镇化的背景下，砂土地震液化判别在岩土工程勘察中的重要性在不断提升。文章对砂土液化机理进行介绍，对几种常用且有代表性的判别方法进行归纳总结，并对饱和砂土液化的判别方法提出自己一些认识及看法。 标签：饱和砂土；液化机理；液化判别 1 地震液化机理及影响因素 1.1 砂土液化的概念 在动力荷载、地震、等外力作用下，饱和砂土受到强烈的振动，导致其丧失抗剪强度，并使砂粒处于悬浮状态，造成地基出现失效现象即称为砂土液化。 1.2 地震液化的机理 地震时剪切波在土体中引起交变应力，产生震动孔隙水压力。引起孔隙水压力增加的原因是水与土粒在交变应力的作用下，受强烈震动的土粒变密，而受到水的阻碍把能量传递给水。随着孔隙水压力的上升，土颗粒在自重的作用下力图向下沉落，而孔隙水在震动孔隙水压力作用下力图向上排出，导致土体结构在被破坏的瞬间，土粒向下沉落受到孔隙水向上排出的阻碍，最终有效应力减至零，土粒间无力的传递，土粒失重，使抗剪强度消失，进而砂土出现液化情况。此时土骨架崩溃，土粒可随水流动，这就是液化过程。 1.3 液化影响因素 砂土的组成：一般情况下，粗砂比细砂不容易液化，其主要原因是粗砂有良好的透水性，即使粗砂发生液化现象，孔隙水超压作用时间短，大大缩短其液化的时间。 相对密度：密砂比松砂不容易液化。由于松砂是无粘性土与粘性土之间的土壤，所以砂土的密度低容易发生液化。 土层的埋深：地震发生时，液化砂土层的深度处于10m以内。因此砂土层埋深深度越大，砂土越不容易液化。 地下水位：地下水位浅的比水位深的地方较容易发生液化现象。地下水位深度小于4m的砂类液化区域，易发生液化。粉土液化在7度至9度区内，地下水位小于1.5m、2.5m、6.0m的区域容易被液化。岩土工程中的砂土液化判别
饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算
砂土液化的判别
砂土液化计算模板
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