液化判别
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。
液化判别计算依据
液化判别计算依据液化判别计算依据1 适⽤范围依据交互的岩⼟性质参数、标贯击数，进⾏地基的液化判别。
2 依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）3 判别⽅法液化判别分为两步：初判及详细判别。
初判可排除不会发⽣液化的⼟层。
对初判可能发⽣液化的⼟层，应进⾏详判。
3.1 总则1. 岩⼟类名为粉⼟、砂⼟时，均进⾏液化判别；2. 亚砂⼟按粉⼟处理；3. 地质时代交互为空的粉⼟，砂⼟，按最不利原则处理，初判认为该⼟层为可液化⼟层；4. 对于初判为可能液化的粉⼟，若未交互粘粒含量值，则不进⾏详判，结论输出认为其为“可能液化”；5. 未做标贯的孔，不做液化指数计算。
3.2 初判1. 地震烈度为6度时，不判别液化；地震烈度为7、8、9度时，判别液化。
2. 饱和砂⼟或粉⼟，当符合下列条件之⼀时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响。
1）地震烈度为7、8度时，地质时代为第四纪晚更新世（Q 3）及其以前时，判为不液化⼟；可液化的时代为Q 4、Q 41、Q 42或未标时代；地震烈度为9度时，不管地层年代是什么，都要进⾏液化判断；2）粉⼟的粘粒（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，判为不液化⼟；3）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：20-+>b u d d d （3.2-1）30-+>b w d d d （3.2-2） 5.425.10-+>+b w u d d d d （3.2-3）式中：d u —— 上覆⾮液化⼟层厚度（m ），计算时宜将淤泥和淤泥质⼟层扣除； d 0 —— 液化⼟特征深度（m ），可按表3.2-1采⽤；d b —— 基础埋置深度（m ），不超过2m 时应采⽤2m ； d w —— 地下⽔位深度（m ），宜按建筑使⽤期内年平均最⾼⽔位采⽤，也可按近期内年最⾼⽔位采⽤；当地下⽔位⾼于地⾯时，按地下⽔位深度为0考虑。
建筑砂土液化判别表
地下水 位dw （m）
粘粒 含量 ρ c （%）
液化指 数IlE
0.5
3
14
22.58
3.05
6.525 9.175
8.98 7.22
12 12
1.05 1.05
1.2 1.2
15.4 15.5
8 9
8.65 9.69
1.11 1.88 3.00
中点深度 W 14.275 3.82 15.825 2.78 17.2 1.87
5.3 6.3 7.3 8.3 9.3 10.3 11.3 12.3 13.3 14.3 14.65
5.8 1 6.8 1 7.8 1 8.8 1 9.8 1 10.8 1 11.8 1 12.8 1 13.8 1 14.48 0.675 15 0.525
值，粘粒含量粉土需要手动输入,地下水为室外设计标高和设计抗浮水位之差。每一层砂土都需要根据厚度编标贯， 液化 层位影 判别 调整 中点深度 响权函 标贯 系数 数值W 锤击 β 数基 准值N0 9.05 7.30 12 1 标 贯 液化判别标 锤 准灌入锤击 击 数临界值Ncr 数N
0.5 2.45 4.45 4.45 4.45 5 6 5 9 10 12 15
2.3 4.3 4.3 4.3 4.85 5.85 4.85 8.85 9.85 11.85
0.5 层厚 3.3 2.8 4.3 1 4.3 0 4.575 0.275 5.35 0.775 5.35 0 6.85 1.5 9.35 2.5 10.85 1.5 15 4.15
钻孔编号
贯入点计算深度
8.5 9 1.1
5.7 6.55 8.45 11 13.5 14.5 16 17.6 17.8
液化判别孔的勘察要求
液化判别孔的勘察要求液化判别孔是一种用于评估土壤液化可能性的勘察方法。
液化判别孔的勘察要求如下：
1. 勘察位置：液化判别孔应布置在可能发生液化的区域，如地震活动频繁的地区、软弱土层较厚的区域等。
2. 孔深：液化判别孔的深度应根据勘察目的和场地条件确定，一般应深入到可能发生液化的土层以下一定深度。
3. 孔径：液化判别孔的孔径应根据勘察设备和场地条件确定，一般不应小于100mm。
4. 取样：液化判别孔应采取原状土样和水样，土样应按照规范要求进行取样和保存。
5. 测试：液化判别孔应进行标准贯入试验、静力触探试验、十字板剪切试验等测试，以评估土层的液化可能性。
6. 勘察报告：勘察完成后，应编写详细的勘察报告，包括勘察目的、勘察方法、勘察结果、液化判别结论等内容。
液化判别孔的勘察要求包括勘察位置、孔深、孔径、取样、测试和勘察报告等方面，勘察过程应严格按照规范要求进行，以确保勘察结果的准确性和可靠性。
地震液化不同判别方法的比较
地震液化不同判别方法的比较摘要：本文通过通过某工程采用三种不同规范得出的液化判别的结果进行了对比分析，总结出三种抗震规范在进行液化判别式的差异，同时对目前不同的液化判别方法的优缺点进行了论述。
关键字：地震；液化；孔隙水压力；总应力；有效应力；标准贯入试验；抗震设防烈度；概率1砂土液化的概念液化是指饱和砂土或粉土，在周期地震荷载作用下，由于排水通道不畅，形成的孔隙水压力或超孔隙水压力不能及时消散，当土体内的孔隙水压力达到土中上覆总压力时，有效压力趋于零，土颗粒处于悬浮状态，土体会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成象液体一样的状态，这种现象成为液化现象。
砂土液化表示在静应力或周期应力作用下产生并保持很高的孔隙水压力，是有效应力降低到一个很小的数值，导致土体在很低的，不变的残余抗剪强度或没有残余抗剪强度的情况下发生连续的变形。
砂土液化液化可用有效应力原理解释，即下式的表达方式：σ＝σ′＋μ式中：σ—土中总应力；σ′—土中的有效应力；μ—土中的孔隙水压力一般情况下，土体中的总应力是不变的，当在周期性振动荷载（一般为地震荷载）的作用下，孔隙水压力增大，有效应力减少，而土体中的抗剪强度τ＝（σ－μ）tgφ(无粘性土)；当（σ－μ）趋于零即土体中的总应力等于孔隙水压力时，抗剪强度亦趋于零，即发生饱和土体液化现象。
就液化机制而言，饱和砂土液化可分为两种类型。
一种是渗透液化，即向上渗透的水流当其水力梯度大于土的浮重度时，使土处于悬浮状态。
发生渗透液化的必要条件是由向上的水流流动。
另一种是剪切液化，即在剪切力作用下砂土体积发生压缩，使其孔隙水压力升高到静有效应力，抗剪强度丧失，象液体那样不再能抵抗剪切作用。
这里所说的剪切作用可以是静剪力作用，也可以是动剪力作用。
一般说，象地震、爆炸等应起的剪切作用历时都很短。
例如，地震的历时也就是几十秒。
在这样短的时间内，排水作用是很小的。
因此，地震时饱和砂土液化常被认为是在不排水条件下发生的。
地基液化的判别方法
地基液化的判别方法
地基液化是指土壤在地震或其他振动载荷作用下失去支撑力，变为类似液体流动的状态。
判别地基液化的方法主要有以下几种：
1. 实地调查：通过对地基的实地观察，包括土质、地下水位、地下水饱和度、土层厚度、沉积特征等进行调查和分析，观察是否有液化现象的迹象。
2. 现场试验：通过在地基上进行现场试验，如动力触探、振动台试验等，观察土体的应变变化，判断是否存在地基液化的可能性。
3. 地震资料：通过研究历史地震的震害情况，包括建筑物的倾斜、沉降、开裂等，结合当地地质条件，初步判断地基是否存在液化风险。
4. 地质勘察资料：通过对地基的地质勘察资料进行分析，包括土壤的类型、含水量、孔隙水压力等参数，评估地基是否易受液化影响。
综合以上方法，可以对地基液化进行初步判别。
需要注意的是，地基液化的判别是一个复杂的过程，需要考虑多个因素的综合作用，并且存在一定的不确定性。
因此，最好由专业的地质工程师或相关专家进行判别和评估。
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。
建筑抗震液化判别
采用公式：N 0：液化判别标准贯入锤击数基准值，本场地采用7；N cr ：液化判别标准贯入锤击数临界值；d s ：饱和土标准贯入点深度（m）；d w ：地下水位深度（m）；ρc ：黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，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，本场地取0.80；I l E ：液化指数 I lEi ：I 点所代表土层的液化指数；d i ：I点所代表的土层厚度(m)N i ：i 点标准贯入锤击数的实测值；N :标准贯入实测击数；当N ＜N cr ，应判为液化土。
W i ：i 土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m -1)。
当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应采用零值，5~20m时应按线性内插法取值；液化判别一览表采用公式：N 0：液化判别标准贯入锤击数基准值，本场地采用7；N cr ：液化判别标准贯入锤击数临界值；d s ：饱和土标准贯入点深度（m）；d w ：地下水位深度（m）；ρc ：黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，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，本场地取0.80；I l E ：液化指数 I lEi ：I 点所代表土层的液化指数；d i ：I点所代表的土层厚度(m)N i ：i 点标准贯入锤击数的实测值；N :标准贯入实测击数；当N ＜N cr ，应判为液化土。
W i ：i 土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m -1)。
当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应采用零值，5~20m时应按线性内插法取值；液化判别一览表。
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。
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。
水利水电工程液化判别方法应用分析
水利水电工程液化判别方法应用分析康国强;周杰【摘要】Water resources and hydropower engineering of soil liquefaction discrimination are commonly used to GB50487-2008 standard of water resources and hydropower engineering geological investigation appendix P soil liquefaction discrimination method. The method application condition and parameters selection has a great influence on the determination results, and even opposite conclusions. Based on the geological investigation of water resources and hydropower engineering in depth analysis and discussion on the liquefaction discrimination method , summarizes the key factors influencing the determination results, the individual on the project example, and puts forward the practical countermeasures to solve the problem according to the experience.%水利水电工程土的液化判别常用到GB50487—2008《水利水电工程地质勘察规范》附录P土的液化判别方法.该方法应用条件和参数选取对判别结果有很大影响,甚至会得出截然相反的结论.对此规范中液化判别方法进行了深度剖析和探讨,总结出影响判别结果的关键因素,以工程实例进行了个别印证,并根据经验提出了解决问题的实用对策.【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P69-72)【关键词】水利水电工程地质勘察规范;液化判别;影响因素【作者】康国强;周杰【作者单位】河北省水利水电勘测设计研究院,天津 300250;河北省水利水电勘测设计研究院,天津 300250【正文语种】中文【中图分类】P64液化判别分为初判和复判2个阶段。
液化判别计算依据
液化判别计算依据1 适用范围依据交互的岩土性质参数、标贯击数，进行地基的液化判别。
2 依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）3 判别方法液化判别分为两步：初判及详细判别。
初判可排除不会发生液化的土层。
对初判可能发生液化的土层，应进行详判。
3.1 总则1. 岩土类名为粉土、砂土时，均进行液化判别；2. 亚砂土按粉土处理；3. 地质时代交互为空的粉土，砂土，按最不利原则处理，初判认为该土层为可液化土层；4. 对于初判为可能液化的粉土，若未交互粘粒含量值，则不进行详判，结论输出认为其为“可能液化”；5. 未做标贯的孔，不做液化指数计算。
3.2 初判1. 地震烈度为6度时，不判别液化；地震烈度为7、8、9度时，判别液化。
2. 饱和砂土或粉土，当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响。
1）地震烈度为7、8度时，地质时代为第四纪晚更新世（Q 3）及其以前时，判为不液化土；可液化的时代为Q 4、Q 41、Q 42或未标时代；地震烈度为9度时，不管地层年代是什么，都要进行液化判断；2）粉土的粘粒（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，判为不液化土；3）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：20-+>b u d d d （3.2-1）30-+>b w d d d （3.2-2） 5.425.10-+>+b w u d d d d （3.2-3）式中：d u —— 上覆非液化土层厚度（m ），计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除； d 0 —— 液化土特征深度（m ），可按表3.2-1采用；d b —— 基础埋置深度（m ），不超过2m 时应采用2m ； d w —— 地下水位深度（m ），宜按建筑使用期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；当地下水位高于地面时，按地下水位深度为0考虑。
场地液化等级综合判定方法
工程中偶尔遇到此类情况：采用标准贯入试验按《建筑抗震设计规范》4.3节判别液化，计算每个钻孔的液化指数IlE，按表4.3.5“综合划分地基的液化等级”：当液化指数0＜IlE≤5时，地基液化等级为轻微；当液化指数5＜IlE≤15时，地基液化等级为中等。
如果各钻孔的液化指数IlE处于界限值两侧（如IlE介于3~8），该如何“综合划分地基的液化等级”？曾与总工、同事探讨过此问题，也在网上查阅了一些不同地区的勘察报告，主要有三种方法：1、根据各钻孔的液化指数IlE值，按表4.3.5于平面图中划分出轻微液化及中等液化区域；2、采用各钻孔的液化指数IlE的平均值，按表4.3.5划分地基的液化等级；3、安全原则，当地基的液化等级介于轻微~中等时，划分为中等液化。
先谈谈我对这三种观点的看法：1、首先，钻孔有间距（比如15~30m），用各点的成果来画出一条平面的分界线，那么这条界限必然是模糊的，是画在两孔中间，还是往那边偏差点呢？再则，假设一幢楼有4个钻孔控制（矩形角点布孔），如果其中两孔的液化指数IlE小于5，另外两孔大于5，将一幢楼划分到两个液化等级区域里了，设计部门会如何处理呢？我想应该是按中等液化考虑处理整幢楼而不会只处理半幢楼吧。
如是这样，那划分这区域又有何意义？2、如果按各钻孔IlE的平均值评价为轻微液化，那么对于IlE大于5的那些钻孔控制的区域，是否有些冒进？如果评价为中等液化，对于IlE小于5的那些钻孔控制的区域会造成不必要的浪费。
3、对轻微液化的部分会造成不必要的浪费。
哪个做法更合理呢?或者有更好的方法，请各位指点。
鄙人毕业于2008年，才疏学浅，经验浅薄，有幸于此论坛向高老师及各位前辈们学习，荣幸之至，感激不尽!1. 这位网友提出了一个有些网友曾经提出过的问题，但他不仅提出问题，而且也介绍他们讨论的情况，提出了几种方法，对这些方法，还说明了他自己的见解。
这是非常好的一个提问的范式，是动了脑筋的，值得提倡；2. 评价液化时，如何根据各个标准贯入判别孔的液化等级，综合评价场地的液化等级？有些网友希望规范能够给出一个综合评价的方法可以遵循，特别在实行了施工图审查的制度以后，审图希望评价能有规范的依据，似乎工程师只能事事按规范说话才行，如果是工程师自己的经验与判断，好像总是放不到台面上来似的；3. 在修订规范时，也考虑过这个问题，最后认为，场地液化的综合评价应该由岩土工程师根据场地的具体情况作出判断，在规范中给出综合评价的方法是不现实的，不可能设计一套供工程师评价的程序，只要往里一代，结果就出来了；4. 液化判别是按点计算是否液化，按孔判别液化等级的方法是一种经验的估计方法，考虑了影响液化的一些因素，但液化指数仅是一种趋势分析的结果，并不是可以加减处理的物理量，不能对其进行统计计算；5. 液化是一个宏观现象，判别的结果是划分为几个等级以选择工程措施的方法，按孔划分的等级来评价整个场地的液化等级时，不是依靠数学的计算，而是根据场地与工程的条件，作出整体的判断与评价；6. 综合评价时，还必须考虑更多无法量化但对场地液化严重程度有重要影响的因素，例如，液化土层的产状，是水平层还是倾斜土层，液化土层是否在斜坡上出露，液化土层上覆土层的性质与厚度，液化等级在平面上是无序分布还是出现某种规律性。
液化判别
max max (10.015)v v a L z g σσ'=-1500.008820.05(0.6 1.5)0.7v N R mm D mm σ'=--<≤+150500.350.008820.225lg (0.04 1.5)0.7v N R mm D mm D σ'=-+<≤+7.0082.01+='v N R σ液化判别方法1.Seed 简化判别法Seed 简化判别法是最早(1971年)提出来的自由场地的液化判别法,在国外规范中应用较广,是著名的液化判别法之一。
其基本概念是先求地震作用下不同深度土处的剪应力,再求该处发生液化所必需的剪应力(液化强度),如果地震剪应力τl 大于液化强度τd ,则该处将在地震中发生液化。
设土柱为刚体,土中地震剪应力按下式计算:式中:z 为土深度;γ为土重度(水下时为浮重度);a max 为地面峰值加速度。
根据地震反应分析求得各类土r d 的变化范围如图2所示。
式中的系数0.65是将随机振动转换为等效均匀循环振动。
而土的液化强度τd 则根据动三轴或动直剪实验求出的土液化强度曲线求得。
2.《日本道路桥梁抗震设计规范》的方法日本道路桥梁抗震设计规范采用岩崎-龙冈方法,此法基本概念来自于Seed 的简化判别法,即以地震剪应力与液化强度相比较。
但岩崎敏男在Seed 简化判别法的基础上,提出了液化安全系数的概念[3]。
土的液化强度按下式确定:式中:R l 为液化强度比,即液化强度τd 与竖向有效应力σV ′(kg/cm 2)之比;N 为标准贯入试验锤击数。
由于粗粒土与细粒土的性质有异,如果对不同平均粒径的土进行区分,则上式可以更精确一些。
式中:D 50为该颗粒层平均粒径。
此外,岩崎-龙冈法根据对不同土层剖面进行地震反应分析的结果,建议按r d =1-0.015z 求r d 。
定义1v τσ'=L max (L max 为地震剪应力比)得:式中:σV =γz 为深度z 处的竖向总应力;σV ′=γ′z 为有效应力;γ′为土的天然重度,水位以上γ=γ′,水位以下的γ′=γ-1。
地震液化不同判别方法的比较
地震液化不同判别方法的比较摘要：本文通过通过某工程采用三种不同规范得出的液化判别的结果进行了对比分析，总结出三种抗震规范在进行液化判别式的差异，同时对目前不同的液化判别方法的优缺点进行了论述。
关键字：地震；液化；孔隙水压力；总应力；有效应力；标准贯入试验；抗震设防烈度；概率1砂土液化的概念液化是指饱和砂土或粉土，在周期地震荷载作用下，由于排水通道不畅，形成的孔隙水压力或超孔隙水压力不能及时消散，当土体内的孔隙水压力达到土中上覆总压力时，有效压力趋于零，土颗粒处于悬浮状态，土体会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成象液体一样的状态，这种现象成为液化现象。
砂土液化表示在静应力或周期应力作用下产生并保持很高的孔隙水压力，是有效应力降低到一个很小的数值，导致土体在很低的，不变的残余抗剪强度或没有残余抗剪强度的情况下发生连续的变形。
砂土液化液化可用有效应力原理解释，即下式的表达方式：σ＝σ′＋μ式中：σ—土中总应力；σ′—土中的有效应力；μ—土中的孔隙水压力一般情况下，土体中的总应力是不变的，当在周期性振动荷载（一般为地震荷载）的作用下，孔隙水压力增大，有效应力减少，而土体中的抗剪强度τ＝（σ－μ）tgφ(无粘性土)；当（σ－μ）趋于零即土体中的总应力等于孔隙水压力时，抗剪强度亦趋于零，即发生饱和土体液化现象。
就液化机制而言，饱和砂土液化可分为两种类型。
一种是渗透液化，即向上渗透的水流当其水力梯度大于土的浮重度时，使土处于悬浮状态。
发生渗透液化的必要条件是由向上的水流流动。
另一种是剪切液化，即在剪切力作用下砂土体积发生压缩，使其孔隙水压力升高到静有效应力，抗剪强度丧失，象液体那样不再能抵抗剪切作用。
这里所说的剪切作用可以是静剪力作用，也可以是动剪力作用。
一般说，象地震、爆炸等应起的剪切作用历时都很短。
例如，地震的历时也就是几十秒。
在这样短的时间内，排水作用是很小的。
因此，地震时饱和砂土液化常被认为是在不排水条件下发生的。
液化判别
1.液化判别方法
5.3.4 根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）4.3.1条，饱和砂土和粉土的液化判别和地基处理，设防烈度6度时，一般情况下可不进行判别和处理。
但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理。
（一）液化初判：
本场区③夹层粘质粉土的粘粒含量百分率大于10、⑥-2层砂质粉土的粘粒含量百分率小于10，根据上述规范4.3.3条，③夹层粘质粉土不液化，⑥-2层砂质粉土须根据标贯试验结果进一步判别。
（二）标贯试验判别：
采用标准贯入试验判别地面下20米深度范围内饱和粉土或砂土液化，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
3/ (4.3.4) N cr=N0β[ln（0.6d s+1.5）-0.1d w)] c
式中 N cr——液化判别标准贯入锤击数临界值
N0——液化判别标准贯入锤击数基准值，7度、设计地震分组第一组，N0可取7
d s——饱和土标准贯入点深度（m）
d w——地下水位（m）
ρc——粘粒含量百分率
β——调整系数，设计地震第一组取0.80。
计算结果，场地⑥-2层砂质粉土不液化。
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max max (10.015)v v a L z g σσ'=- 1500.008820.05(0.6 1.5)0.7v N R mm D mm σ'=--<≤+150500.350.008820.225lg (0.04 1.5)0.7v N R mm D mm D σ'=-+<≤+7.0082.01+='v N R σ液化判别方法1.Seed 简化判别法Seed 简化判别法是最早(1971年)提出来的自由场地的液化判别法,在国外规范中应用较广,是著名的液化判别法之一。
其基本概念是先求地震作用下不同深度土处的剪应力,再求该处发生液化所必需的剪应力(液化强度),如果地震剪应力τl 大于液化强度τd ,则该处将在地震中发生液化。
设土柱为刚体,土中地震剪应力按下式计算:式中:z 为土深度;γ为土重度(水下时为浮重度);a max 为地面峰值加速度。
根据地震反应分析求得各类土r d 的变化范围如图2所示。
式中的系数0.65是将随机振动转换为等效均匀循环振动。
而土的液化强度τd 则根据动三轴或动直剪实验求出的土液化强度曲线求得。
2.《日本道路桥梁抗震设计规范》的方法日本道路桥梁抗震设计规范采用岩崎-龙冈方法,此法基本概念来自于Seed 的简化判别法,即以地震剪应力与液化强度相比较。
但岩崎敏男在Seed 简化判别法的基础上,提出了液化安全系数的概念[3]。
土的液化强度按下式确定:式中:R l 为液化强度比,即液化强度τd 与竖向有效应力σV ′(kg/cm 2)之比;N 为标准贯入试验锤击数。
由于粗粒土与细粒土的性质有异,如果对不同平均粒径的土进行区分,则上式可以更精确一些。
式中:D 50为该颗粒层平均粒径。
此外,岩崎-龙冈法根据对不同土层剖面进行地震反应分析的结果,建议按r d =1-0.015z 求r d 。
定义1v τσ'=L max (L max 为地震剪应力比)得:式中:σV =γz 为深度z 处的竖向总应力;σV ′=γ′z 为有效应力;γ′为土的天然重度,水位以上γ=γ′,水位以下的γ′=γ-1。
定义F L =1maxR L 为抗液化安全系数,F L ≥1时,土不发生液化;F L <1时则发生液化。
3.美国NCEER 建议的简化判别法随着土液化研究的不断深入,Seed 和Idriss 的“简化方法”也在不断发展。
Youd 和Idriss 受美国国家地震工程研究中心和国家科学基金委的资助,于2001年10月提出了改进的“简化方法”,称为NCEER 法,具体分两步计算。
按式(4)计算地震引起的等效等幅往返应力比CSR:d r g za ∙∙=max 65.01γτ0.66 1.828(0.66)()0.399(0.66)1v v N N σσ'--='-+00.65e v S τασ=max 10.65v d v a CSR r MSF g σσ-'=式中:σV ′为竖向有效上覆土压力;σV 为竖向总上覆土压力;MSF 为震级标定系数,NCEER 建议按表1确定震级标定系数值;其它符号同前。
4. 欧洲规范《结构抗震设计》的判别法欧洲规范EN 1998-5:2000规定,若地下水位下的地基土有延伸的松散砂层或厚的松散砂层(无论有无粉土微粒及黏土微粒),且地下水位接近地表面,应进行液化敏感性评价。
试验判别时至少包括现场标准贯入试验(SPT)或圆锥贯入试验(CPT)与室内测定的土颗粒粒径分布曲线。
对于浅基础上的建筑物,如果自地表以下大于15 m 的深度内发现有饱和砂土,无需液化判别。
当α·S<0.15(α和S 的意义见下面的式(8)),并且至少满足下列中的一个条件时,也可无需液化判别,条件为:1)砂中塑性指数P I >10的黏土含量大于20%;2)砂中淤泥含量大于35%,同时用于超应力效应和能量比标准化的标准贯入锤击数N 1(60)>20;3)纯净砂土的N 1(60)>30。
欧洲规范EN 1998-5附录B 给出了水平地基条件下纯砂和粉砂的经验液化曲线。
可用下式确定地震剪应力τe (深度<20 m 时): 式中:α为A 类场地设计地面加速度a g 与重力加速度g 之比;S 为土参数,按场地类别取值;σv0为总超应力。
4. 日本港口设施技术标准》的判别法《日本港口设施技术标准》采用两步判别地震时地基液化,首先利用粒径级配和标准贯入击数进行判断,当无法判定地基是否液化时,再根据不扰动砂的三轴振动试验结果作进一步判断。
1)利用粒径级配和N 值进行预测和判定。
如图5,对土按粒径进行分类。
以U C =D 60/C 10=3.5为判断标准,其中U C 为均匀系数,D 60为累计重量占60%的粒径,C 10为有效粒径(占10%的粒径)。
当粒径分布曲线跨越两个区域,分类困难且根据分类结果与利用粒径级配和N 值判定的结果有明显差异时,则需进行循环三轴试验进行判别。
若地基土粒径处于A,B f 和B c 范围之外,判为不液化。
对于粒径级配处于范围A 和B c 内的土层,用下式计算等效N 值(有效覆盖压力为0.66 kgf/cm 2时的N 值):式中:σv ′为土层的有效覆盖压力(kgf/cm 2)。
2)根据循环三轴试验结果进行判定。
若利用粒径级配和N 值无法判定地基是否液化,需进行地基反应计算和不扰动砂样振动三轴试验,将所得地震时地基剪应力与地基液化时的强度进行比较,判定地基是否液化。
6.国内抗震规范的液化判别法我国《水运工程抗震设计规范》[5]、《建筑抗震设计规范》[6]和《水工建筑物抗震设计规范》[7]进行地震下土体液化判别时均采用初判和复判两个步骤,所用的初判指标大致相似,差不多都采用黏粒含量百分率、地质年代、地下水位深度和上覆非液化土层厚度4个指标,但表述方式不完全一致。
而复判时则均采用标准贯入试验法判断砂土的液化。
当可能液化的土体满足初判条件之一时,即考虑为不液化,并不再进行液化判定。
初判条件:表1 震级标定系数值 MSF 震级Mw 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 MSF 2.2～2.8 1.76～2.1 1.44～1.6 1.19～1.25 1.0 0.84 0.7203[0.90.1()]cr s w cN N d d ρ=+-63.563.57.87.8s w s w d d N N d d ''++'=++03[0.90.1()]cr s w c N n d d M =+-219st h dv K Zr =1)JTJ 225—1998《水运工程抗震设计规范》规定设计烈度为6度时,可不进行液化判别,但对液化敏感的码头、船闸结构,可按7度考虑;当在地面以下20 m 内存在饱和砂土和粉土层时,若满足下列条件:①地质年代为第四纪晚更新世(Q 3)及以前时;②黏粒(粒径小于0.005的颗粒)含量的百分率在7度、8度和9度分别不小于10、13和16时;则判定为不液化。
2)GB 50011—2001《建筑抗震设计规范》中,对于饱和砂土或粉土,6度时一般情况下可不对其进行判别和处理,但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度考虑;而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和处理。
存在饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的地基,除6度设防外,均需进行液化判别;存在液化土层的地基,要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。
3)饱和砂土或粉土(不含黄土)如满足下列条件之一,可判定为不液化:①地质年代为第四纪晚更新世(Q 3)及其以前时,7,8度时可判为不液化;②粉土的黏粒含量百分率在7度、8度和9度分别不小于10,13和16时;③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,天然地基的建筑可不考虑液化影响:d u >d 0+d b -2d w >d 0+d b -3d u +d w >1.5 d 0+2 d b -4.5式中;d w 为地下水位深度(m);d u 为上覆盖非液化土层厚度(m);d b 为基础埋置深度(m),不超过2 m 时取2 m;d 0为液化土特征深度(m)4)DL 5073—2000《水工建筑物抗震设计规范》中,土的地震液化可按下列条件初步判定为不液化: ①地层年代为第四纪晚更新期(Q 3)或以前;②粒径大于5 mm 土颗粒的质量百分率大于或等于70%时;大于5 mm 颗粒质量的百分率小于70%时,若无其他整体判别方法时,可按粒径小于5 mm 的这部分判定其液化性能;③对粒径小于5 mm 颗粒质量百分率大于30%的土,其中粒径小于0.005 mm 的颗粒质量百分率相应于地震设防烈度7度,8度和9度分别不小于16%,18%和20%;④工程正常运行后,地下水位以上的非饱和土;⑤当土层剪切波速大于下式计算的上限剪切波速时: 式中:v st 为上限剪切波速度(m/s);K H 为地面最大水平地震加速度系数,按地震设防烈度7度、8度和9度分别采用0.1,0.2和0.4;Z 为土层深度(m);r d 为深度折减系数,按下式采用,Z=1~10 m,r d =1.0-0.01Z;Z=10~20 m,r d =1.1-0.02Z;Z=20~30 m,r d =0.9-0.01Z 。
3.2复判条件1)JTJ 225—1998《水运工程抗震设计规范》对初步判断为可液化的土层,采用标准贯入试验判别法作进一步判别,当符合N 63.5>N cr 时,判定为液化土。
其中,N 63.5为未经杆长修正的饱和土标准贯入锤击数实测值;N cr 为液化判别标准锤击数临界值,按下式计算:式中:N 0为液化判别标准锤击数基准值,7度时为6,8度时为10,9度时为16;d s 为饱和土标准贯入点深度(m);d w 为地下水位深度(m);M c 为黏粒含量百分点数,当小于3或为砂土时,取为3。
建筑物建成后和建造前的地面高程和地下水位有较大变化时,式中各项采用建成后的相应值,按下式修正标准贯入击数:式中:N 63.5′为建筑物建成后的饱和土标准贯入锤击数修正值;d s ′为建筑物建成后的饱和土标准贯入点深度(m);d w ′为建筑物建成后的地下水位深度(m)。
2) GB 50011—2001《建筑抗震设计规范》初步判别认为需进一步进行液化判别时,在地面以下20 m 深度范围内的可液化土可按下列公式进行判别:S u L W W W =03(2.40.1)cr s c N N d ρ=-当d s ≤15时,当15≤d s ≤20时,当满足N 63.5<N cr 时,判别为液化,否则为不液化。