砂土液化判别实例

广州地铁砂土层液化判别

摘要: 在广州地铁工程砂土地震液化判别过程中，考虑了地铁结构与液化土层的相互作用。

通过大量的现场实验、室内动三轴实验，总结了水平场地、区间、车站土层液化分布情况和液化特点; 为了提高液化判别精度，进一步详细地对比和检验了现场和室内的判别结果，分析了液化土层与结构的空间相对位置以及结构对液化势的影响，所采用的多参数和多手段的液化判别技术为合理的抗液化设计提供帮助。

关键词: 广州地铁; 砂土; 地震液化判别引言有建筑物地基的地震液化问题至今研究得很少，原因可能是没有明确区分开场地和地基的差异，另一方面由于建筑物的存在使得问题变得更加复杂。

有建筑物存在的饱和砂土和粉土地基，其液化情况无疑地还应与建筑物的存在情况有关，不是能和场地液化情况等同的。

特别是对重大建筑又无法避免地必须修建在可液化地基上时，如有些地铁的地基位于砂层中，所以必须给予足够的重视。

重点建筑物地基的液化判别及危害性分析与预测与场地不同，应考虑上部结构存在的影响和土体与结构体的相互作用，上部结构存在首先使地基中动、静应力发生较大变化，不仅正应力发生变化，而且剪应力也发生变化，总之，不像场地那样简单。

广州地铁二号线东部砂层地震液化判别问题是一个目前抗震规范中尚未完全解决的问题，关键在于已有的抗震规范都是针对自由场地，对于广泛存在的有建筑物或构筑物的场地液化判别不适用 [1-8]。

1 现有液化判别方法的分析影响液化的因素主要有土壤的松散程度、土壤介质结构、颗粒特性、侧压力系数和固结状态、土壤的地质年代、应变历史等等。

自由场地的液化判别方法主要有 Seed 简化法、经验公式法、概率与统计方法和土层反应分析法 [10]。

( 1) Seed 简化法是最早提出的自由场地液化判别方法，也是目前普遍接受的方法之一，其判别的主要步骤为: A) 给定的最大地面加速度下的饱和砂土承受的水平地震剪应力; B) 饱和砂土单元发生液化所需的剪应力，由试验确定; C) 比较上述两种剪应力的大小，从而判别是否发生液化。

基于静力触探测试的国内外砂土液化判别方法

参考文献(References)：
[1] 中华人民共和国国家标准编写组. GB50007–2002 建筑地基基础设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社2002.(TheNationalStandards Compilation Group of People′s Republic of China.GB50007–2002 Code for design of building foundation[S]. Beijing：China Architectu re and Building Press，2002.(in Chinese)) [2] 赵成刚，尤昌龙. 饱和砂土液化与稳态强度[J]. 土木工程学报， 2001，34(3)：90–96. (ZHAO Chenggang，YOU Changlong. Liquefactionand steady state strength of saturated soil[J]. China Civil EngineeringJournal，2001，34(3)90–96.(inChinese)) [3] 汪明武，罗国煜. 最优化法在砂土液化势评价中的应用[J]. 岩土工程学报1999，21(6)：704–706.(WANG Mingwu，LUO Guoyu.Application of optimization method to assessment of sand liquefactionpotential[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 1999，
基于基于cptcpt测试测试的液化判的液化判别方法别方法2121国规范国规范判别法判别法22seed22seed简化法简化法2323国内国内外判别方外判别方法的差别法的差别我国规范判别法属于经验法是根据在邢台地震我国规范判别法属于经验法是根据在邢台地震19661966年年通海地震通海地震19701970年年海城地震海城地震19751975年年唐山唐山地震地震19761976年年及国外历史上地震后出现喷水冒砂滑及国外历史上地震后出现喷水冒砂滑移与沉陷等地面变形为标志的液化场地上进行的对比试移与沉陷等地面变形为标志的液化场地上进行的对比试验跟据运用概率统计法建立起来的因而具有较强的验跟据运用概率统计法建立起来的因而具有较强的实用性和针对性成为目前砂土液化判别的主要原则

砂土液化判据课件

工程实例1
某大型桥梁工程，位于河流冲积平原，地质条件复杂，涉及砂土液化问题。
工程实例2
某高速公路工程，穿越砂质河谷，地质勘察发现砂土液化现象。
砂土液化判据应用分析
应用砂土液化判据对两个工程实例进行评估，分析砂土液化的可能性。
结合工程实例，探讨砂土液化判据在实际工程中的应用技巧和注意事项。
针对不同工程条件，对比分析砂土液化判据的适用性和局限性。
工程实例结论与建议
根据砂土液化判据评估结果，提出针对性的工程措施和建议。
总结砂土液化判据在工程实例中的应用效果和经验教训。
对未来类似工程提出参考意见，强调砂土液化判据在实际工程中的重要性和必要性。
05
砂土液化预防措施
砂土液化预防的重要性
实验方法
将砂土样品装入三轴试验中的圆柱形试样中，施加围压和轴压，然后进行振动，观察砂土的液化现象。
实验结果分析
液化特征
通过观察砂土在振动过程中的孔压变化和体积变化，可以确定砂
土是否发生液化。
影响因素
分析不同围压、轴压、砂土粒径和级配等因素对砂土液化特性的影响。
液化判据
根据实验结果，建立砂土液化的判据，为工程实践提供依据。
未来研究方向与展望
• 深化理论研究：未来需要进一步深化砂土液化判据的理论研究，包括液化准则的精确性和适用性、液化过程的物理机制和数值模拟方法等。通过理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，不断完善砂土液化判据的理论体系。
THANKS
02
砂土液化判据理论
砂土液化判据概述
01
02
03
砂土液化
指在地震、爆炸等动荷载作用下，砂土颗粒间的摩擦力减小，导致砂土由固态变为液态的现象。

地震砂土液化的判定方法

地震砂土液化的判定方法
1. 观察地表啊！你想想，如果地震后地面突然像变成了一锅粥一样，砂土和水混在一起，到处流淌，那不是砂土液化了还能是什么呀！就好比做蛋糕时，面糊稀了到处淌一样。

比如那次我们在海边看到的场景，地面就是这种情况啊！
2. 看看建筑物的沉降情况呀！要是房子莫名其妙地往下陷，出现倾斜或不均匀沉降，那很有可能是砂土液化在捣鬼呢！这就像人站不稳要摔倒一样明显嘛！我记得隔壁小区那次地震后就有几栋楼出现了这样的情况。

3. 注意地下水位的变化嘛！要是地震后地下水位突然上升很多，变得异常，那可要小心砂土液化哦！这就如同河水突然涨起来一样惊人。

我们村那次地震后就出现了这种情况呢！
4. 听听有没有异常的声响呀！如果有那种咕噜咕噜像冒泡一样的声音从地下传来，很可能就是砂土液化的信号啦！就好像开水烧开了咕嘟咕嘟响一样。

上次在工地就听到了类似的声音。

5. 检查一下基础设施嘛！比如地下管道啊，如果它们扭曲变形甚至破裂了，那极有可能是砂土液化导致的呀！这不就和我们玩的橡皮泥被揉变形了一个道理嘛！记得有个地方地震后水管就是这样破的。

6. 多留意地面有没有喷砂冒水的现象呀！要是突然有砂和水从地下喷出来，那肯定是砂土液化在搞鬼啦！就好像火山喷发一样让人惊讶。

那次地震后在公园里就看到了这样让人震惊的场面。

总之，通过这些方法去判断砂土液化准没错！要仔细观察、用心留意呀！。

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。

砂土液化判别
通过勘察揭示，场地内存在粉土、中砂以及粉砂，应对其进行液化判别。

根据室内颗分实验成果，勘察场地范围内③1粉土的粘粒含量13.8~16.4%，③2粉土的粘粒含量13.9~16.4%，由于勘察场地抗震抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）4.3.3条相关规定，该粉土可判为不液化土。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）4.3.3条的有关规定，根据钻孔标准贯入试验资料，采用标准贯入试验法判别如下：
液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）4.3.4进行计算：
[]
c
w s cr d d N N ρβ3
1.0)5.16.0ln(0-+=
式中：N 0――液化判别标准贯入锤击数基准值，本工程取10；
ρc――粘粒含量百分率（%），本工程取3； ds――饱和土标准贯入点深度（m ）； d w ――地下水位（m ）；
β――调整系数，本工程取1.05m 。

本次勘察结合标贯成果对勘察区中砂、粉砂进行砂土液化评价，根据在各钻孔内进行的标贯试验成果，经计算，所得成果见表5.2.3-1。

液化土层的判别及处理措施浅析

液化土层的判别及处理措施浅析摘要：在地震作用下，饱和状态的砂土或粉土中的空隙水压力上升，土中的有效应力减小，土的抗剪强度降低，达到一定程度时，土颗粒处于悬浮状态，空隙水压力迅速释放，导致土中有效应力完全消失，土体丧失承载能力，土变成了可流动的水土混合物，此即为地基土体液化。

唐山地震、汶川地震和日本阪神地震震害表明，因地基砂土液化对建筑物造成的破坏非常严重。

具体表现为地面喷砂冒水、建筑物基础沉降量大和倾斜严重的现象，甚至失稳、倒塌，从而造成了很大的生命和财产损失。

因此，如何避开液化危险地段修建房屋，如何处理存在液化土层的不利地段地基，如何采取减轻液化影响的基础和上部结构处理的措施，是地基基础设计在液化场地中需重点解决的问题。

关键词：岩土工程；地震液化；液化判别；抗液化措施一、前言近年来，全世界范围内地震频繁，唐山地震、日本阪神地震、汶川地震、福岛地震、墨西哥近海沿岸8.2级地震等对人类社会的生产生活秩序破坏非常严重。

而且随着社会经济的快速发展，大体量的高层及超高层建筑层出不穷，建筑结构的重要性不断提高。

怎样才能设计出安全且经济合理的方案，这就为基础位于液化土层上的地基基础设计带来了巨大的挑战，这也是每一位设计者值得深入思考的问题。

根据以往地震现场资料，判定现场某一地点的砂土已经发生液化的主要依据是：(1)地面喷水冒砂，同时上部建筑物发生巨大的沉陷或明显的倾斜，某些埋藏于土中的构筑物上浮，地面有明显变形。

(2)海边、河边等稍微倾斜的部位发生大规模的滑移，这种滑移具有“流动”的特征，滑动距离由数米至数十米；或者在上述地段虽无流动性质的滑坡，但有明显的侧向移动的迹象，并在岸坡后面产生沿岸大裂缝或大量纵横交错的裂缝。

(3)震后通过取土样发现，原来有明显层理的土，震后层理紊乱，同一地点相邻位置的触探曲线不相重合，差异变得非常显著。

二、液化判别人们在工程建设时考虑全部消除或部分消除场地液化对工程建设的影响，这就需要在工程建设前期对饱和砂土和粉土进行液化判别，进而指导设计、施工。

砂土液化判别及案例的思考

1
/
2
(7.3.6)
式中：Vscr ——饱和粉土或砂土剪切波速临界值(m/s)；
Kv ——与烈度、土类有关的经验系数。按表 7.3.6 取值；
ds ——剪切波速测点的深度(m)；深度为 15m～20m 时，取 ds=15m。d1=1m。
当实测剪切波速值小于按(7.3.6)式计算的剪切波速临界值时，应判为液化土，否则为不
K Dcr
KD0 0.8
0.04(ds
dw)
a
ds dw 0.9(ds
dw) (14
3 4ID
)1/ 2
式中
KDo——液化临界水平应力指数基准值，在 7 度地震且地震加速度 a =0.1g 时取 2.5；
ds ——实测水平应力指数所代表的深度（m）； dw ——地下水位深度（m），可采用常年地下水位平均值；
原位测试判别包括：标准贯入试验、静力触探、波速、扁铲侧胀试验。标准贯入试验
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：
静力触探试验判别当采用静力触探试验对地面下15m（8度、9度地区
20m）深度范围内的饱和砂土或饱和粉土进行液化判别时，可按下式计算。当实测值小于临界值时，可判为液化土。
石江华（2011）采用波速（选取36个点）对巴楚地震液化进行研究。
3 汶川地震 2008年5月12日汶川发生Ms8.0级地震，调
查显示，本次地震出现了大量砂砾土液化及液化震害现象，液化涉及范围广，分布不均匀，很大程度上受到工程地质条件的影响和控制。
2 平原液化与岸边液化的不同表现平原地区的地基失效一般与喷水冒砂有关，
没有喷水冒砂的地方，一般见不到地基失效导致建筑物破坏的现象，故将喷水冒砂作为地震液化的宏观标志。

7-地震导致的区域性砂土液化

二、地震强度及持续时间
动力--地震加速度，地震愈强、加速度愈大，愈容易引起砂土液化。按不同烈度评价某种砂土液化的可能性。
根据观测得出，在Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度烈度区可能液化的砂土的D50分别为0.05-0.15， 0.03-0.25，0.015-0.5mm。地震烈度愈高，可液化的砂土的平均粒径范围愈大。又如，烈度不同的可液化砂土的相对密度值也不同，烈度愈高可液化砂土的相对密度值也愈大。
谢谢
具备一定粒度成分和级配是一Fra bibliotek很重要的液化条件。
2、饱水砂土层的埋藏条件
➢ 直接在地表出露的饱水砂层最易于液化。 (Pz=r-rw) *Z
➢ 如果饱水砂层埋藏较深，上覆土层的盖重足以抑制地下水面附近产生液化，液化也就不会向深处发展。 Pz= rh+(r-rw)(Z-h)
3、饱水砂层的成因和时代
颗粒细、结构疏松、上覆非液化盖层薄和地下水埋深浅等条件，而又广泛分布的砂体。近代河口三角洲砂体和近期河床堆积砂体，其中河口三角洲砂体是造成区域性砂土液化的主要砂体。
砂水悬浮液在上覆土层压力作用下，可能冲破土层薄弱部位喷到地表，这就是喷水冒砂现象。
地震引起的砂土液化实例
1964年6.16，日本新寫发生7.5级地震，因地基土发生液化造成破坏。
2019年1.17，发生在神户的李氏7.2 级地震造成桥梁地基及结构破坏。
二、砂土液化引起的破坏
4、土质条件
液化土的某些特性指标的限界值为:
➢ 平均粒径(D50)为0.01-1.0mm； ➢ 粘粒(粒径＜0.005)含量不大于10％；或15 ％。 ➢ 不均匀系数(η)不大于10； ➢ 相对密度(Dr)不大于75％； ➢ 级配不连续的土粒径＜ 1mm的颗粒含量大于40 ％； ➢ 塑性指数( I p )不大于10。

砂土地震液化判别

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：du ＞do＋db－2dw＞do＋db－3du ＋dw＞1.5do＋2db－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；du——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]cρ/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。