砂土地震液化和判别.pdf

SerialNo. 436 October. 2005 矿 业 快 报 EXPRESS I N A T I ON OF M I N I N G I NDU STRY 总第436期 2005年10月第10期 边 雯1962- ,女,浙江省杭州人,工程师, 230022安徽省合 肥市黄山路254号。 砂土地震液化和判别 边 雯 华东勘察基础工程总公司 摘 要就砂土地震液化成因、 判别方式、 防护措施进行了分析,在选择拟建物场地时,应慎重 选择在不利及危险地段的施工方法。 关键词砂土地震液化危害;影响因素;判别及预防措施 中图分类号 TU 435 文献标识码 B 文章编号 10092568320051020055202 1 概述 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。其危害性归 纳起来有以下4个方面。 1地面下沉。饱水疏松砂土因振动而趋于密 实,地面随之下沉。 2地表塌陷。地震时砂土中孔隙水压力增加, 当砂土出露地表或其上覆盖土层较薄时,即发生喷 砂冒水,造成地下掏空,地表塌陷。 3地基土承载力丧失。持续的地震使砂土中 孔隙水压力上升,导致土粒间有效应力下降。 当有效 应力趋于零时,砂粒即处于悬浮状态,丧失承载能 力,引起地基整体失效。 4地面流滑。斜坡上若有液化土层分布时,地 震会导致液化流滑而斜坡失稳。 2 影响砂土液化的因素 211 土的类型及性质 1土的类型、 性质及砂土液化的内因。统计资 料表明,粉粒含量大有助于液化,粘粒含量大则不易 液化。 2砂土的密实程度也是影响液化的主要因素 之一。松砂极易液化,而密砂则不易液化,砂土的相 对密度愈大,使它液化需要的动应力也愈大或更多 的应力循环次数。一般的情况是,D r 80时不易液化。 3饱水砂土的成因和堆积年代对液化的影 响。滨海平原、 河口三角洲和近期河床堆积物区,主 要为冲积成因的粉、 细砂土,结构松散,且地下水埋 深很浅,是地震液化的多发地段。根据 建筑抗震设 计规范GB5001122001;地质年代为第四纪晚更 新世及其以前时, 7、8、9度时饱和的砂土或粉土不 再考虑地震问题。 212 饱和砂土的埋藏分布条件 饱水砂层愈厚,地震变密时所产生的超孔隙水 压力愈大,有可能排挤出孔隙水,则愈易液化。 液化砂层埋藏较深,上覆以较厚的非液化粘性 土层时,由于受到较大的覆盖层自重压力和侧压力, 孔隙水压力很难上升到足以克服覆盖层压力的程 度,因而抑制了液化,而直接出露于地表的饱水砂层 最易于液化。 此外,当薄层饱和砂层与粘性土层互层 时,很少发生液化。 由于地下水位以下的土悬浮减重,地下水埋深 愈大,愈不易液化,反之愈易液化。一般饱水砂层埋 深大于20m时难于液化。根据 建筑抗震设计规范 GB5001122001; 20m以下不考虑地震液化问题。 213 地震动的强度及历时 地震动的强度和历时是砂土液化的动力。 显然, 地震愈强、 历时愈长,则愈易引起砂土液化,而且波 及范围愈广,破坏愈严重。 3 砂土地震液化的判别 从工程的抗震设计要求及地层土的物理力学性 质,对饱和粉、 细砂及粉土先进行初步的判定。依据 建筑抗震设计规范GB5001122001判定有液化 可能性的,须进一步判定并给出液化等级。 311 标准贯入法 天然地基并且基础埋深小于 5m 时,应判别地 面下15m深度范围内土层的液化性,当采用桩基或 埋深大于 5m 的深基础时,应判别20m范围内土的 液化。依据 建筑抗震设计规范GB5001122001计 算标准贯入锤击数临界值。 在地面下15m浓度范围内,液化判别标准贯入 55 锤击数临界值可按公式计算 NcrNo[0. 9 0. 1ds-dw ] 3Pc1 在地面下15～20m深度范围内,液化判定标准 贯入锤击数临界值可按公式计算 NcrNo[2. 4 0. 1dw]3Pc, 式中,No为液化判别标准贯入锤击数基准值;ds为 饱和土标准贯入点深度;Pc为粘粒含量百分率。 如果实际标准贯击数N大于临界击数Ncr,则 不液化气,反之液化。 此法较简便,不须取原土样,是 比较通行且成熟的一种方法。 312 静力触探法 以BA SFYPC ISP场地铁路吹填砂路基工程 为例,场地上部3～ 5m 为吹填砂,吹填时间近一年, 吹填过程中未进行分层碾压及其它加固处理,勘察 手段是利用双桥静力触探,对该层吹填砂的密实性 及液化性进行评价。 依据 岩土工程勘察规范GB5002122001中 公式 qccrqcoawauap, aw 1- 0. 065dw- 2 , au 1- 0. 05du- 2 , 式中,qccr为静力触探液化锥尖阻力临界值;qco为液 化判别锥尖阻力基准值;aw为地下水位埋深修正系 数;au为上覆非液化土层厚度修正系数;ap为土性 修正系数;dw为地下水位深度;du为上覆非液化土 层厚度。 当计算的锥尖阻力临界值qccr小于实测值,则 该层砂不液化,否则液化。 313 波速试验法 用剪切波速判别地面下15m范围内饱和砂土 和粉土的地震液化,可采用以下方法。 实测剪切波速Vs大于按公式计算的临界剪切 波速时,可判别为不液化。 VscrVsods- 0. 0133d 2 s [1. 0- 0. 185dw ds ]3 Pc 0. 5, 式中,Vscr为饱和砂土或饱和粉土液化剪切波速临界 值;Vso为与烈度、 土类有关的经验系数;ds为剪切波 速测点深度。 4 砂土地震液化的防护措施 在强震区,对于建筑场地应慎重选择,尤其是重 大建筑物损坏后果严重,建筑场地应尽量避开可能 液化土层分布的地段,一般以地形平坦、 液化土层及 地下水埋藏较深、 上覆非液化土层较厚的地段作为 建筑场地。 建于液化砂基上的建筑物,若为层数少的低层 或多层建筑,以筏片基础为宜,若为高层建筑,则不 能将基础砌置于上部液化砂层中,而应采用桩基础, 使桩长穿过液化砂层,浅磨擦桩的震害严重,切不可 采用。 液化砂土的地基处理措施较多,主要有振动法、 排渗法、 强夯法、 爆炸振密法、 换土或增加盖重。 随着技术的进步和工程实践的积累,有关液化 判别的方法,不同的行业会有自己的经验或标准,液 化土层的处理措施也有更多的新方法、 新工艺。 收稿日期20052072 08 信息平台 “十五” 国家科技攻关计划项目 “我国固体矿产业持续技术创新支撑体系研究” 取得阶段进展 “十五” 国家科技攻关项目目前已完成 “矿产资 源发展技术政策研究报告” 和 “矿产资源发展技术政 策要点及说明”,正在广泛征求各行业专家的意见; 研究并确定了固体矿产业技术创新动态评价指标体 系、 模型和方法,完成了开发 “我国固体矿产业技术 创新支撑体系动态评价与决策支持系统” 所需的基 于知识管理的决策支持组件的设计,正在进行组件 程序的开发;首次以包括钢铁、 有色金属、 煤炭、 非金 属在内的固体矿产资源作为一个整体,从国家层面 提出 固体矿产资源技术政策,既提炼了不同行业 的共同技术特征,又体现了行业的不同特点,有利于 国家宏观引导和分类指导;首次从资源、 经济、 生态 协调发展的战略高度出发,既立足于现时需要,又着 眼于长远发展,全面、 系统、 明确提出我国固体矿产 资源领域国家重点支持、 鼓励发展的关键技术及需 要限制的落后工艺,具有很强的政策引领作用。 65 总第436期 矿业快报 2005年10月第10期