如何进行地基土的液化判别

如何进行地基土的液化判别
地基土的液化已严重影响工程建设,在工程勘察过程中,只有采用多种判别方法才能准确判定液化土的存在与分布。

标准贯入试验作为目前阶段液化判别主要手段之一,初步满足了液化土层的评价。

标签：液化方法指标等级
0 引言
地基土层的液化判别形式是非常复杂的,目前国内外都在进行研究。

通过对以往大量工程试验结果的对比分析,并结合我国现行《抗震规范》,只有通过“二阶段”判别方案,即初步判别和标准贯入试验判别相结合的方式进行才是真实可行的。

才能更好的解决地基的液化判别问题。

1 判别原则
根据对多年的工程经验实践资料进行对比分析,发现液化与土层的地质年代、地貌单元、粘粒含量、地下水位深度以及上覆非液化层厚度等有密切关系。

不同的成因类型,往往产生不同的液化现象,利用这些关系可对土层液化进行判别,即初步判别。

初步判别的目的是排除一大批不会液化的工程,避免重复工作,达到省时、省钱的目的。

凡经初步判别为不液化的就不需要进行第二阶段判别,以节省勘察工作量。

其液化判别总体思路如下:
2 初步判别
由于6度地震区的震害比较轻,《抗震规范》规定,6度时一般不考虑对饱和土的液化判别。

例外情况是对液化沉降敏感的乙类建筑,要按7度的要求进行判别。

地质年代的新老,意味着土层的沉积时间的长短,较老的沉积土层经过长期的固结作用、历次地震作用以及水化学作用影响,是土层密度增大,形成了一定的胶结紧密结构。

因此,地层年代越老,土的固结程度、密实程度和结构性也就越好,抗震性能愈强。

反之愈差。

国外研究表明,饱和松散的水力冲填土差不多总会液化,而且全新世(Q4)的砂类土、粉土对液化也是很敏感的,更新世(Q3)沉积层发生液化的情况罕见。

这一结论迎合了地质年代与液化的相对应的关系。

粉土是粘性土与砂土之间的过渡性土,即IP≤10的土。

由此可见,粘粒含量的多少决定了粉土的性质,如果粘粒含量超过一定限值,使土的粘聚力加大,其性质接近粘性土,抗液化能力将大大增强。

如果其含量超过地区抗震设防烈度规定值时,可初步判别为不液化,反之液化。

通过对烟台市地震区中液化与非液化的砂与粉土的实际地下水位埋深以及非液化层厚度的对比分析,砂类土液化区当地下水位深度低于 2.0m时,或覆盖层厚度小于4.0m时,以及粉土在7度地震时,地下水位低于2.0m,或覆盖层厚度小于4.0m的情况下,均见有液化现象发生。

为进一步提高安全度,可由震害资料再考虑留有一定的安全储备。

《抗震规范》给出了如下图所示的初步判别条件。

当天然地基的基础埋深db不超过2.0m时,根据建设场地的地下水位埋深dw 和上覆非液化层厚度du两个判别属于那个区域,当位于考虑液化影响区域时,可认定为液化。

当天然地基的基础埋深db超过2.0m时,要将dw和du分别减去差值(db-2)后,再按图初判。

同时,《抗震规范》又对饱和的砂土或粉土给出了初步判别的具体条件,符合条件之一时,均可初步判别为不液化。

具体如下:
①地质年代为Q3及以前,抗震设防烈度为7度、8度时可判别为不液化;
②粉土的粘粒含量的百分率,抗震设防烈度为7度、8度、9度时分别不小于
10、13、16时,可判别为不液化土。

③采用天然地基的建筑,当上覆非液化土层厚度和地下水水位埋深符合下列条件之一时,可判为不液化土。

du>do+db-2
dw>do+db-3
du+dw>1.5do+2db-4.5
式中:du—上覆非液化层厚度(m),扣除淤泥和淤泥质土层厚度;
dw—地下水位深度(m),采用设计基准期内年平均最高水位;
db—基础埋置深度(m),不超过2.0m时采用2.0m;
do—液化特征深度(m),依据下表选用。

液化土特征深度do(m)
3 标准贯入试验判别
根据初步判别结果,凡判别为可能液化或需考虑液化影响时,应采用标准贯入试验进一步确定其是否液化。

标准贯入试验判别是通过对土层现场实际试验锤击数与液化临界击数对比而进行的,其判别公式为:N63.5<Ncr
当此式满足要求时,应判为液化,反之不液化。

由此可见,当标准贯入试验锤击
数越大时,说明土的密实程度越高,土层越不容易液化。

《抗震规范》中给出了不同基础形式下应判别的深度界限,同时提出了不同的液化判别标准贯入试验击数临界值的计算公式。

具体如下:
地面下15.0m深度范围内:
地面下15.0~20.0m深度范围内:
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标准值,按下表选用;
ds—饱和土标准贯入点深度(m);
ρc—粘粒含量百分率,当小于3或为砂土时,采用3.
注:设计地震分组时抗震规范所指定的,表中括号内的数字用于设计基本地震加速度为0.15g和0.3g的地区。

从上面公式可以看出,当地下水位深度越浅,粘粒含量百分率越小,地震烈度越高,地震加速度越大,地震作用持续时间越长,土层越容易液化,则标准贯入击数临界值越大。

反之,当标准贯入试验锤击数临界值越大,就越容易被判别为液化土层。

总之,标准贯入试验的实质是对土的密实程度做出评价,由此间接的评价土层液化的可能性。

4 液化指数与液化等级划分
通过对大量工程数据的分析研究表明,在同一地震强度下,可液化土层的厚度越大,埋深越浅,土的密实度越小,实测标准贯入锤击数比液化临界锤击数小得多,地下水位越高,则液化所造成的沉降量越大,因此对建筑物的危害程度也越大。

由于标准贯入试验得到的是该点处附近土层的液化可能性,如果定量评价液化土层的危害性,则需要通过液化指数的计算得出。

《抗震规范》中给出了液化指数IIE的计算公式和液化等级的判定标准,具体如下:
由此可见,液化指数的大小,从定量上反应了土层液化的可能性大小和液化危害的轻重程度。

并根据不同的液化等级,采取不同的液化护理措施。

5 结论
地基土液化判别的方式很多,在具体工作过程中,应根据不同的地区经验,选
用不同的判别方式,在初步判定的基础上,加大液化判定的准确性。

从定性、定量两个方面考虑,为消除液化设计提供基础保证,以减少由于液化土层的存在对工程建设的影响。

参考文献:
[1]吕西林.《建筑结构抗震设计》.同济大学出版社.
[2]《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001).。