岩土工程中的砂土液化判别

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

计规范》(GB50011-2010) 液化指数计算式：ILE=∑(1-N63.5i/Ncri)diωi计算式中：ILE液化指数。Di：为i点所代表的土层厚度，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度。ωi：i土层的层位影响权函数值。现列出函数值内插值表：

Zn ≤5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ωi10 9.3 8.6 8 7.3 6.6 6 5.3 4.6 4 3.3 2.6 2 1.3 0.6 0

Zn:为土层厚度的中点深度;按上表的对应值深度可查出ωi：

2.1工程实例

某拟建场地位于昆明市南东边,各土层指标计算如下:,

饱和砂粉土液化判别计算综合表表3.2.2

钻孔

编号土层编号土层名称标准贯入锤击数基准值N0 标准贯入试验点深度ds(m) 地下水位深度dw（m) 粘粒含量ρc (%)液化判别锤击实测值N63.5 液化判别锤击临界值Ncr N63.5/Ncr比值液化/不液化标准贯入计算点土层厚度di(m) 土层层位影响权

函数值wi(m-1) 液化指数IlE 单孔液化指数统计液化

等级

ZK101 ②1 粉土12.0 5.30 1.3 4.0 17 15.4 1.10 不液化

ZK103 ③2 粉土12.0 9.5 1.40 5.5 18 17.1 1.05 不液化ZK122 ②1 粉土12.0 6.10 1.30 13.7 初判不

液化

ZK15 ②1 粉土12.0 4.40 2.70 10.20 5 7.86 0.64 液化 4.3 10.0 15.66 15.66 中等

ZK33 ③2 粉土12.0 5.9 1.00 12.5 8 9.4 0.85 液化

2.4 8.9

3.12 3.12 轻微

ZK40 ②1 粉土12.0 1.80 1.10 10.20 9 5.72 1.57 不液化

ZK69 ②1 粉土12.0 2.70 1.40 10.20 5 6.82 0.73 液化 2.7 10.0 7.20 7.20 中等

ZK71 ②1 粉土12.0 7.30 1.4 11.6 910.5 0.86 液化 1.7

8.9 2.11 2.11 轻微

ZK91 ③2 粉土12.0 11 1.30 10.0 11 13.5 0.81 液化

2.3 5.5 2.37 2.37 轻微

Ncr=N0β［ln(0.6ds+1.5)-0.1dw)］√(3/ρc) β=1.05

ILE=∑(1-N63.5i/Ncri)diωi

通过液化判别,8度抗震时场地内饱和粉（砂）土的液化区域,较均匀地分布于整个勘察区,总判别孔数9个,其中中等液化孔2个,轻微液化孔3个,不液化孔4个。综合土层的静探pS、qc值、以及土层实测剪切波速Vs,②1层可按轻微中等液化考虑；综合判定整个场地的液化等级为轻微～中等,20m以下可不考虑液化影响。

2.2砂土液化的防护措施

防护砂土地震液化的常用措施有：慎重选择建筑场地、地基处理及基础类型选择等。这里先简单讨论一下液化区建筑场地和基础类型选择问题,尔后着重介绍地基处理措施。

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。一般应以地形平坦、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。

液化砂土的地基处理措施较多,主要有：振冲法、排渗法、强夯法、爆炸振密法、板桩围封法、换土和增加盖重等。

针对拟建场地的粉土和砂土的埋深条件,粉土、砂土分布较广,20m以上和20m以下都出现粉土和砂土,针对这种情况,采用板桩围封法来防止砂土液化（板桩围封法：在建筑四周可能液化的砂层内用板桩围封,可大大减少地基中砂土液化的可能性。它的作用主要是切换板桩外侧液化砂层对地基的影响。建筑物以下的砂层由于建筑物的压力是不易液化。）液化土产生震动液化后,地基土强度会不同程度（液化等级决定）降低,液化层不宜作深浅基础持力层或下卧层（可作止水帷幕持力层）。当选用浅基础时,可考虑采取“合理基础埋置深度、调整基础底面积、减少基础及建筑偏心、加强基础整体性和刚度”等以减轻液化影响。当选用桩基础时,桩长应大于15m,即可减轻液化影响。

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