用静力触探评价饱和砂土的液化势.pdf

第l 】 卷 1 9 8 9芷 第 1 期 1月 岩土工程学报 YANT U GONGCHENG XUEBA0 V0 1 ． 1 】 ，N0 ．i J a n．， 1 98 9 用静 力触探 评价 饱和砂土的液化势 郭培军李克钏 西 南变通 太学 土 木工 程系 -四 】 『 『 峨 眉 提 耍 本文通过怀定罐 内的静 触探试验和循环 兰轴液 化试验 资料怕对比，讨论了用静力触 探 评 价 沲和砂土液化势的可行性 与方法以及 影响砂土液 化势和静力触探贡人阻力的主要 因素， 提出了 判断砂土液化势的场地液化应 力．J 匕 和修正静 力触探贯人阻力之 间的相关 曲线，并同 西 S e e d 和罗 伯 Ro b e r t s o a 等人建议的 曲线作 了比较 。最后，用地震时场 地液 化与否的实际资 科 聍 其可靠性作 了检验 。 一 、刖 舀 地震时，由砂土液化造成的地面和 建筑物的破坏极为严重 幽此，炎然土 层液化势的许 价在土建工程设计 中甚为重要。 目前，用标准贯人试验评价饱和砂土液化势的经骏性方法在国内外已被r ‘ 泛接受，并具 有丰富的现场测试资料。但是，在原位测试方法中，一般认为静力触探的贯人阻力能更好地 反映土的特性，且静力触探其有贯人连续、铡试简便，结果离散性小和人为因素小等优点。 因此， 国内外不少学者正在对用静力触探判断砂土液化这一操题进行广泛的研究 ， 。 1 ， 但大都 局限于现场宏观液化现象的调查研究，戎对标贯和静力触探试验资料进行 统 计 分 析。也有 人对这一方法的适用范围提出了一些看法 1 。因此，有必要通过室内试验研究，验证该方法 的可行性 与可 靠性，并对 现 场宏观调 查和 测试 资料进 行补充 。 二 、 试样、试验设备与试验方法 试验采用四川灌县石英砂，砂样的级配 曲线见图 1，其主要物理性质指标列于表 1 。 一 饱和砂 液化试 验 在DCT- 7 6 N型电磁 式振动三 轴 仪上 进行 。试辁采 用西尔 弗 S i l v e r 建议的 办 法制备 土 样，并采用二氧化碳加反压的饱和方法。所施加的循环荷载为正弦波形，频 率 为 1 Hz ，当 残 余 孔压等 于 围压时 停止加 载 塞 内静 力触探 试 验 也m 2 Y一 1 6 双缸油压静 触探仪在柔性边界标定罐内进行。触探仪探头直 径为 3 5 ． 0 维普资讯 岩土工程学报 图 l 试 佯级 酣曲线 S． B． S． 标准筛 襄1 试祥物理性质指标 试样 颊 料 Dl o D5 o DB o 不 均 匀 口mi 编号 比 重 k N／ m m皿 系数 I l 6 ． 4 8 l 2 ． 2 6 1 ． 1 2 0 ． 5 7 0 ． 3 6 0 ． 5 0 0 ． 5 3 I ． 4 7 Ⅱ l 6 ． 0 9 l t ． 9 7 1 ． 1 6 0 ． 6 l 0 ． 1 4 0 ． 2 3 0 ． 2 5 1 ． 7 8 Ⅲ 2 ． 6 4 1 5 ． 3 O 1 1 ． 8 7 I ． 1 8 O ． 6 9 D I 1 1 0 ． 1 7 O ． 1 9 1 ． 7 3 珂 l 6 ． 2 8 l ． 6 7 1 ． 2 2 0 ． 5 9 0 ． 0 3 0 0 ． I O 0 ． 1 2 d ． O 0 V 1 8 ． 5 4 t 3 ． 5 4 0 ． 9 l 0 ． t O 0 ． 0 7 l 0 ． 2 3 0 ． 3 0 d ． 2 3 mm， 贯人速度为1 ． 2 m／ mi n 标定罐的结构如图 2 所示， 土样直径与探头直径之比为1 6 ． 8 。试 样的制备方法与三轴试验相 同，试样可利用铺设在标定罐底部的管路 浸水饱和 ，井在等向压 力下固结。触探过程中，保持土样边界上的应力不变，但允许土样『产生侧 向 和 轴 向变形。 图 2 柔 性 壁 标 定 罐 示 意 图 誊 i ． 触 探探头2． 售 l 盏3 ． 预 留 孔4 ． 术盖5 ． 拴6 ． 密 封 蹬7 ． 内室 压 力 表8 ． 外 室 压力 袁9 ． 内壁1 0 ．蛊 糠 膜 1 i ． 压 力讯 节 嚣 i 2． 蛙 I 5 l 压 力 表I 3 ． 括 塞 杆“． 承 托土 样 板I 5 ． 千 斤顶1 e ． 支崖1 7 ． 土压 盒 维普资讯 第 1 期 郭培军等用静力触探评价饱和砂土的} 瞳 化势 三 三 、试 验 结 果 分 析 一 饱和砂 土液化 试验 我们对五种砂样作了不 同围压下的循环三轴液化试验，部分试验结果示于图 3。影响饱 和砂土液 化强度 的主要 因素 如下t S { C ． ● 、 一 _ 三 - 、 0 ． J 爱 } 0 ； r C ． S r 0 ． 2 、 眇 l “ ‘ 。 、 、 曼 ～{ ＼ 4 9kl a ＼＼ 。＼ 一。 ＼ 图 3 d ／ 2 口。 ， 一 Ⅳ关系 曲线 1 ． 初始圈结有效应力c F 。 ， 当循环次数Ⅳ一定时，试样发生液化所需的循环剪应力 ／ 2 l 随 。 的增大而增大，而 循环剪应力比 ／ 2 f 却随 。 的增大而减小，如图 4所示 ． 图 4 ， 静 雌响 珍 样 Ⅱ ， Ⅳ o 1 0 维普资讯 i ＆ 为 方便起 弛， 为 岩土工程学报 可 将不 同围压下 的 d ／ 2 0 修正 为 。 l 9 B 9 j 9 8 k Pa 时 的结 果 。设修 正 系数 Cs RS儿 ／ SR0 1 武 中 S R 为口。 时 的液 化应 力 比； S R 为 0 9 8 k Pa ] ,J “ 的液 化应 力比 } Cs R 可 按 图 取值 ，Cs R 随 循环次 数的变化 不 大 。 I 呈 j 5哆- L E 系 数 2 ． 相对密 度D， 1 当 一定时，砂样 的某周液化应力比 a ／ 2 a 。 N 随D， 的增大而增大， 如图 3 ， 6所示。 2 往循环荷载作用一 F ，当D， 0 ． 3 时，取Ba 1 O D ／ 3 。 根 据以上 建议 的修正 系数 ，可 得 f 0． 7 5，D， ≤ 0 ． 3 Bo L 2． 5 D 0 ． 3 在 本试验 中，修正 后的静力触 探极 限贯入 阻力 ，即现 场 触探极 限贯 人 阻力，可表示 为 当D， ≥ 0 ． 3 时 q c ， 6 7 e x p 3． 0 D r o 。 ‘ kPa 此式还有待现场试验资料 的进一步验证。 8 液 化分 界线 的确定 由式 6 ， 7 及图1 4 ，可得到 M 7 ． 5 N “ 现场等效循环液化剪应力比和静力触探极限 贯人阻力之间的关系，并确定液化分界线，如图1 5 所示。该圈中同时培出了西特和罗伯逊等 图 I 5 液 化 分 界 线 维普资讯 人提 出的液化分界线 ， 特 的曲线非 常接近 。 岩土工程学报 1 9 8 9 年 。可以看 m，本文的结果与罗伯逊等建议的曲线硬 g c ／ Ⅳ；6 时西 三 本 文结 果与 工 业与 民用建筑 抗 震设计规 范 TJ l l 一 7 8 公 式的对 比 假设 天然砂 层 的砂样 与试验 所用砂样相 同，地下水 埋深 2 m，砂 的容 重取 日1 7 ． 6 k N／ m。 地 下水位 以上 ， 1 8 ． 6 k N／ ma 地下水位 以下 ， 地震时 地面 最大 加 速 度根 据 表 2 取值，代入式 5 算出不 同深度时的 ／ 。 ，由图1 5 求得发生液化时 口 。 9 8 k P a 深 度处的液化临界贯人阻力0 ， l ，再利用式 3 ，则可求得不同深度处的临界贯八阻 力 吼， f 。 七度和 八度地震 时口 ， 随 深度盼 变 化见图1 6 。 图1 6 液化 临界贯A阻力随深度 的变化 大量研究表明 。 ， ，对于细一 中砂， D 0 ． 1 一O ． 5 ram ，下列关系是可取的 n口 c ／ Ⅳ 4 6 9 式中Ⅳ为标贯击数。 若取 5 ， 6， Ⅳ按 工业与民用建筑抗震设计规范 TJ 1 1 7 8 ’ 公式 Ⅳ N o [1 口 帮 一 2十口． 。 一 3 ] 1 0 计算，这时g 。 随深度的变化亦示于图1 6 。 四 本文 结果与埚地 液化实 际资科的 比较 为 了检验 本文提 出的液化分 界线 的可靠 性 ，笔者从 国外 的有关文 献 日 ， l 中 收 集 了一 些 场地液化的实际资料， 如图1 7 所示，图中也示 出了本文提出孵液化分界线。可见，用本文结 果判断砂土液化的精确性是可阻接受的。 维普资讯 葛 l 期 来 。 剐 力硒撂评价饱和 砂土的液化势 五 、结 语 1 ． 饱千 砂土 的循环三 三 轴液 化强 度受到 许多吲素 的影响 ，不可 能用某 单一 参 数 表示 出 2 ． 对于 正常 罔绪的 浩净 中、细砂， 图 l 7场 地 液 化 的 判 断 其静 力触 探极 限贯 人 阻力 与其抗液 化强度之 间确有 一 定 的关系 ，用 静力触 探评 价饱和 砂 土 的液化 势是 可行 盼。 5 ． 本文 根 据室 内试验资 料 的 对 比 和 分 析 ，提 出了判 断饱和 砂土液 化与否 附分 界线 ， 井且 认为砂 土 的液化 临界 贯 人阻 力与上覆 压力 有 关。 4 ． 本文 在 将室 内试验结 果 a a ／ 2 a 。 N 和 口 换算 到f 。 ／ 。 和 ， 时 所采 用 的修正 系数 多根 据 国外文 献资料 得来 ，缺少 国 内盼现场 和 室 内试 验的 对比资 料。此 外，本试 验 中所用试 样种 类也有 限，还有 待其它 各种土 样 试验 的补 充。 参考文献 [1 ]膈 神 根 ，用 静 力触 探 判 别 砂土 液 化， 岩 L工程 学 报， 1 9 8 0 年 第 3期 。 [ 2]S e e d，H ⋯ B I d r i s s ， I ． M． ，Ar a a g o ，I ． ， Er a l u a t l o a o f Li q u e f a c t i o n Po t e n t l a 1 Us i ng Fi e l d Pe r f or m a nc e Dat a， J ． Ge ot e c h． Eng ． D i v ．， ASCE，Vo1 ． 1 09 ， No． GT3．M a r ． ， 1 9 8 3． [3]Ja m i ol k o ws ki ，M ．，Bai d{ ， G ． ， Be l I ot t i ， R．， GM o ann， V． ，Pa sq ua l i M ， E．， Pe ne t r a t i on Re s i g t a nc e a nd Li qu e f a e t j 0 口 of Sand s，Pr oc ． 1 I t h I nt ．Co nf ． on SM FE ，San Fra nc l s e o J 1 98 5， 8． 4]De Al ba， P． ，Se e d ，H ． B．，Cha n， C． K ． ，Sand I i q ue f a c i on i n Lar ge Sc a l e Si mpI e She a r Te st s ， J．Ge ot e e h． Eng． Di ． ， ASCE． ， Vo1 ． I 9 2， No． GT 9 ， S ept． ， 1 g 6 5]M ul l 1 i s， J P Se e d，H ． B．Chan， C． K ． ， Ef f e ct s o f Sam pl e Pr e pe r a t l on oi 1 Sa ad Li q ue f a e i on． J ． Ge ot e c h． Eng ．Di v． ，ASCE．， Vo 1 ． 1 0 9 ， No． GT2， Feb． ， 1 9 7 7 ． [c j Se e d， H ⋯ B Pyk e，R． M ． ，M a r t i n， G⋯ R Ef f e ct of M ul t l dl r e ct l o na I Sha ki ng o 1 1 Pof e Pr e s s u e De r e 1 oPmea t i n Sand s ， J ． Ge o t e c h． Eag ． Di v． ， ASCE． ， Vo1 ．1 04 , ， No． GT l ， ， an． ， 1 97 8． [7]Pa r ki n，A ． K． ，Lua ne ， T． ，Bound ar y Ef f e ct s i n t he La bo r at or y CaI i br a t l o n o f Con e Pen e t r a t l oa f or Sa ad．Pr o c． gri d ES0PT ， Ares t e r ffam， 1 98 2 8]Ro be r t z o n， P． K ． ， CamPan eI 1 a， R． G．，Li qu e f a c t i o a Pot ent i a l of Sa nds U s l ag CPT ， J ． Ge ot e e h． En g． Di v． ， A SCE， Vo l - 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