砂土地震液化工程地质特性研究徐德敏

液化的研究方法
1.研究地震液化的产生机理，液化变形的基 本规律及物理机制；
2.研究液化产生的可能性与后果(失稳或变 形)，提出相应的评价方法及应对措施。 当液化引起的变形足以危害结构物安全或 正常使用时才造成危害，液化问题研究的 核心不是强度，而是变形发展过程。
液化研究的重要意义
我国对液化问题的研究开始于20世纪50年 代末，但是比较广泛而深入地研究还是源 于20世纪六七十年代国内相继发生的几次 破坏性大地震。随着高地震烈度区深厚覆 盖层建坝的工程要求，液化问题研究的重 要性显得越来越突出。
4. 在选取实测值时，该方法一般采用经验系数， 受人为因素影响较大。
静力触探法的不足
1.无法定量区分土性，需要借助土工试验 的颗 分试验来确定试验段的土性；
2.未考虑粉土的粘粒含量；
3.未考虑上覆地层的岩性和厚度。
剪切波速法
剪切波速实测数值一般采用跨孔速度测试得到， 不同的规范有不同的判定标准，根据《水力发 电工程地质勘察规范》，当土层的实测剪切波 速度Vs大于上限剪切波速度Vst时，可判为不 液化。
汶川8.0级大地震中 具有与以往不同的3个突出特征：
1. 在低烈度6度区内出现显著液化及其导致 的震害现象；
2. 深层土的液化，液化时喷水高度10m以 上，勘察结果表明此次地震20m处液化 真实存在；
3. 砂砾层液化，通过液化喷砂量和喷水时 间以及工程地质资料的综合分析，推断 此次地震中砂砾层液化应占很大比重。
广义的液化研究
• 西南地区河谷下切速度快，地壳抬升强烈，河床覆盖 层分布广泛，地震烈度高，在覆盖层上建坝较为普遍。 要保证坝体绝对安全，就要求更加深入研究坝基覆盖 层在地震动条件下的力学特性。
• 孔隙水压力有个发展过程，随着孔压的发展，土的强 度降低，地基的失效不一定要等到抗剪强度为零完全 液化时才发生。
• 只要导致土体的有效应力降低，对土体的工程地质特 征产生了影响，都应该定为液化的标志，因此研究范 围应包括砂卵砾石土、砂砾石土、粘性土，液化影响 深度远超过20m。
砂土液化影响因素
1. 土性条件，这是产生液化的内在条 件，是本质的、内在的东西；
2.地震作用即动荷条件，是液化 产生的外因；
3.埋藏条件,即地质环境条件。
液化临界贯入阻力(MPa)
静力触探法的不足
1. 无法定量区分土性，需借助颗分试验来确定 试验段土性和粘粒含量，易造成判别误差和 失误；
2. 探头锥尖后部及摩擦套筒两端作用有水压力， 会影响锥尖阻力和侧壁摩阻力，实测值不能 代表土的真正阻力，不同的土类中，锥尖阻 力的影响程度会有很大不同；
3. 很难判断地震过程中液化将要扩大的程度；
汇报提纲
1、砂土地震液化 2、液化判别及处理措施 3、工程实例分析 4、结论与展望
标贯法
埋深20m内液化判别标准贯入锤击数临界值可按下 式计算：
Ncr N0[ln(0.6ds 1.5)- 0.ldw ] 3/c
式中：Ncr——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； ds ——饱和土标准贯入点深度(m)； dw ——地下水位(m)； ρc——粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3； β ——调整系数。
Vst=291（KH •Z •γd）1/2
式中：KH：地面最大地震加速度系数，7度、8度、 9度 条件下分别为0.1、0.2、0.4；
Z：土层深度(m )； rd：深度折减系数。
西特简化法
•西特提出了将砂土的动抗剪强度与地震 引起的剪应力进行比较来评价砂土液化 的可能性。这个方法的基本论点是，饱 和土的抗液化能力不是取决于剪应力的 大小， 而是取决于水平剪应力与上覆有 效应力之比。 •当现场抗液化剪应力与地震引起等效剪 应力之比小于1时，认为是可能液化土。
静力触探法
静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂 土和含少量碎石的土。因试验人为干扰因素少，巳 越来越多地被人们重视和采用。当贯入阻力小于下 式计算结果为液化土，一般适用于埋深15深度范围 内。
Ps = Pso[1一0.065(dw一2 )] (1—0.05( du一2)]
式中：Ps ：饱和砂土液化临界贯入阻力(M Pa)； dw：地下水位深度(m )； du：上覆非液化土层厚度(m )； Pso：当 dw= 2 m， du= 2 m时， 饱和砂土的
•若选定的指标合理, 能反映土层的特性 和影响液化的主要因素, 其判别结果将 是比较客观和可靠的。
数值模拟法
• 基于动力反应分析的数值评价方法在理 论上可以考虑复杂的地形条件等，可以 进行土与结构的动力相互作用分析，其 预测的精度主要依赖于所采用的本构模 型的模拟能力及模型参数确定的合理性 和可靠性。
汇报提纲
1、砂土地震液化 2、液化判别及处理措施 3、工程实例分析 4、结论与展望
砂土液化基本含义
• 砂土液化是指物质由固体状态转变为液 体状态的行为和过程，是孔隙压力增大、
有效应力减小的结果。当孔隙水Leabharlann Baidu 力等于总压力时，有效应力变为零时，
砂土就“完全液化”。
• 砂土液化带来的主要工程地质问题是土 体的抗剪强度不断降低甚至丧失，所造 成的工程危害主要有地面下沉、地表塌 陷、地基土承载力丧失及地面流滑。
埋深>20m砂土液化临界值计算公式：
Ncr N0[1 0.1(hs - 3) - 0.13(hw - 2)] 3/c
标贯法的不足
标准贯入试验精度受钻探的成孔质量，泥 浆的稠度，贯入的操作方法的影响，不适 用于含砾的砂土层，这种用统计学的方法 建立起来的经验公式判别法，不能反映以 下3点：
1、地震强度对液化的确切影响； 2、地震持续时间对砂土层液化的影响； 3、上覆土层特性对产生液化的影响。
砂土液化的其他常规判别方法
1.使用于无粘性土的相对密度法； 2.适用于少粘性土的相对含水量或液
性指数法； 3.剪应力对比判别法（seed总应力法） 4.剪应变判别法 。
综合评判法
•该方法考虑了较多的判断信息，可以避 免偶然性引起的误差，在地基条件复杂 或单因素评价难以判断时，可引入系统 论中的层次分析法确定权重，采用模糊 层次综合评判进行液化分析。