砂土地震液化的判别
基于静力触探测试的国内外砂土液化判别方法
基于静力触探测试的国内外砂土液化判别方法一、本文概述液化是砂土在地震动荷载作用下由固态转变为液态的现象，是工程地震学中一个极为重要的问题。
液化会导致地基失效，建筑物沉陷或倾倒，从而引发严重的灾害。
因此，准确有效地对砂土液化进行判别，对于确保工程结构的安全性和稳定性具有至关重要的作用。
静力触探测试作为一种原位测试技术，具有操作简便、结果直观等优点，因此在砂土液化判别中得到了广泛应用。
本文旨在综述基于静力触探测试的国内外砂土液化判别方法。
将介绍砂土液化的基本概念和静力触探测试的基本原理。
将详细阐述国内外在砂土液化判别方面的研究成果和现状，包括各种判别方法的基本原理、适用范围和优缺点。
将探讨静力触探测试在砂土液化判别中的具体应用，以及未来在砂土液化判别领域的研究方向和发展趋势。
通过本文的综述，希望能够为工程师和研究人员提供关于砂土液化判别方法的全面了解和参考，为砂土液化判别技术的发展和应用提供有益的借鉴和启示。
二、国内外砂土液化判别方法研究现状砂土液化判别方法的研究一直是岩土工程领域的重要课题。
液化现象指的是在地震、爆炸等动力荷载作用下，无粘性土（如砂土）由固态转变为液态的现象，这种转变会导致土壤失去承载能力，对建筑物和基础设施造成极大破坏。
因此，准确判别砂土液化对于预防地震等自然灾害具有重要的工程实际意义。
在国内外，砂土液化判别方法的研究已经取得了显著进展。
传统的判别方法主要基于静力触探测试（CPT）的结果，通过分析CPT数据中的锥尖阻力、侧壁摩阻力等参数，结合现场的地质环境条件和地震动参数，来评估砂土液化的可能性。
这些方法虽然在一定程度上能够反映砂土的液化特性，但由于缺乏考虑动力因素，其准确性和可靠性有待进一步提高。
近年来，随着科技的发展和研究的深入，国内外学者提出了许多新的砂土液化判别方法。
这些方法不仅考虑了静力因素，还引入了动力参数，如地震加速度、频率等，以更全面地评估砂土的液化风险。
随着机器学习等技术的快速发展，一些基于数据驱动的砂土液化判别模型也逐渐兴起。
地震引起的砂土液化问题
液化等级 判别深度为15m时 的液化指数 判别深度为20m时 的液化指数
轻微 0<IlE≤5 0<IlE≤6
中等 5<IlE≤10
严重 IlE>15
6<IlE≤18
IlE>18
4.液化土层的防治措施 《建筑抗震设计规范》规定， 根据地基的液化等级和建筑抗震 设防类别，选择部分或全部消除 液化和建筑结构的处理。 处理方法主要有： 换土法、加密法、围封法等 设沉降缝、筏板基础、深基础、 桩基
（3）饱和砂层的成因和年代 易于液化的砂体常见于河漫滩沉积、 一级阶地以及时代相似的古河床沉积 等。 （4）地震荷载 主要是地震烈度和持续时间。 Dmax＝0.82×100.862(M-5)
震级（M）
5 6 7 8
最大震中距（km）
1 5-10 50-100 200-300
3.2 砂土地震液化的判别 大致分为初判、液化判定、液化等 级判定三个阶段。 （1）初判
对砂土 ρc=3。 当N63.5<Ncr时，判定为液化；否 则判定为不液化。 此外还有静力触探法、剪切波速 法、理论剪应力法、动三轴试验测 试等。
ds≤15 15≤ds≤20
（3）液化等级判定 对存在液化土层的地基，探明 液化土层的深度和厚度，然后计算 每个钻孔的液化指数。
Ni I lE 1 N来自d i wi i 1 cri
2.地震引起砂土液化的机理
地震作用下，砂土颗粒受到其值等于震动加速 度和颗粒质量乘积的惯性力的反复作用，土层的 振动频率一般是1~2周期/秒，在这种高频振动荷 载下，加之砂土没有内聚力或内聚力基本为零， 土颗粒就会处于运动状态而趋于密实。在此过程 中，土中孔隙水受到挤压而产生孔隙水压力，并 向外排出一部分来消散孔隙水压力。但是由于震 动周期极短，上次震动产生的孔隙水压力还未完 全消散，又开始下一周期的震动，从而使得孔隙 水压力逐渐增高。
（完整版）砂土液化的判别
（完整版）砂⼟液化的判别砂⼟液化判别基本原理⼀、地震地球内部，聚蓄的能量，在迅速释放时，使地壳产⽣快速振动，并以波的形式从震源向外扩散、传播称为地震。
诱发地震的因素很多，当地下岩浆活动、⽕⼭喷发、溶洞塌陷、⼭崩、泥⽯流、⼈⼯爆破、⽔库蓄⽔、矿⼭开采、深井注⽔等都会引起地震的发⽣。
但是它们的强度和影响范围都较⼩，危害不太⼤；世界上绝⼤多数地震，是由地壳运动引起岩⽯受⼒发⽣弹性变形并储存能量（应⼒），当能量聚积达到⼀定的强度并超过岩⽯某⼀强度时，使岩层发⽣断裂、错动，这时蓄积的变形能量在瞬时释放所形成的构造地震；强烈的构造地震影响范围⼴、破坏性⼤，发⽣的频率⾼，占破坏性地震的90%以上。
因此在《建筑抗震设计规范》中，仅限于讨论在构造地震作⽤下建筑的设防问题。
（⼀）地震波按其在地壳传播的位置不同，可分为体波、⾯波。
1、体波在地球内部传播的波为体波。
体波⼜可分纵波和横波，纵波⼜称P 波，它是从震源向四周传播的压缩波。
这种波的周期短、振幅⼩、波速快，它在地壳内传播的速度⼀般为200-1400m/s ；它主要引起地⾯垂直⽅向的振动。
横波⼜称s波，是由震源向四周传播的剪切波。
这种波的周期长、振幅⼤、波速慢，在地壳内的波速⼀般为100-800m/s。
它主要引起地⾯的⽔平⽅向的振动。
2、⾯波在地球表⾯传播的波，⼜称L波。
它是由于体波经过地层界⾯多次反射、折射所形成的次⽣波。
它是在体波到达之后(纵波P⾸先到达，横波S次之)，⾯波（L波）最后才传到地⾯。
⾯波与横波⼀样，只有横向振动，没有纵向振动，其特点是波速较慢动、周期长、振动最强，对地⾯的破坏最强的⼀种。
所以在岩⼟⼯程勘察中，我们主要关⼼的还是⾯波（L波）对场地⼟的破坏。
⼆、砂⼟液化对⼯程建筑的危害地震时由于地震波的振动，会使埋深于地下⽔位以下的饱和砂⼟和粉⼟，⼟的颗粒之间有变密的趋势，孔隙⽔不能及时地排出，使⼟颗粒处于悬浮状态，呈现液体状。
此时，⼟体内的抗剪强度暂时为零，如果建筑物的地基⼟没有⾜够的稳定持⼒层，会导致喷⽔、冒砂，使地基⼟产⽣不均匀沉陷、裂缝、错位、滑坡等现象。
砂土液化的工程地质判别法
砂土液化的工程地质判别法说到砂土液化，嘿，大家听起来可能有点陌生，但要是我跟你说，它就像一只“潜伏在地下的炸弹”，说不定哪天它就会“嘭”一下，把你辛辛苦苦建起来的房子给震塌了，大家就不那么淡定了吧？别着急，我慢慢给你讲，听懂了你就能发现，其实这事儿并没有想象的那么可怕，关键是咱得学会怎么判断，提前发现问题。
好了，扯远了，咱还是从头说。
砂土液化呢，说白了就是地面上的砂土在受到强烈外力，比如地震、爆炸或者是大规模建筑施工震动时，水分被挤出，砂土就会像变魔术一样，失去固体状态，变成了液体那种感觉。
你想象一下，一片看起来很坚固的沙地，突然变成了“沙泥浆”，在上面建的高楼大厦就“嘎嘣”一声掉进去了，吓得人心慌慌。
所以，砂土液化的判断，简直是建筑行业的“头等大事”。
要判断砂土会不会液化，首先得看它的“家底”。
什么是家底？那就是地基的基本情况，简单来说，地底下的土壤啥样？如果地下是松软的沙土，而且水位又特别高，这时候就容易发生液化了。
想象一下，如果这块土层就像一碗沙拉，浑浑噩噩的加上一点水分，它就有可能失去原本的形态，一触即溃。
所以说，液化危险最喜欢找那些“松软的土层”，它就像是沙滩上的海浪，一不小心就会把上面的东西给冲垮了。
就是土壤颗粒的“心态”了。
你有没有注意到，某些沙子特别细，像面粉一样，粘性弱，颗粒松散，这种土壤最容易液化。
反过来说，颗粒大、紧密的土壤，它们的“凝聚力”强，就不容易液化。
所以，咱在判断砂土会不会液化的时候，不仅得看它是不是沙子，更得看它的颗粒啥样。
细沙松散，颗粒粗大，稳得很，不容易出事。
接下来就是水文条件的事儿。
地下水太高，简直就是“火上加油”。
你想，地下水位一旦上升，土壤的水分就被加持，土壤的“浮力”也变得更强。
特别是遇到地震或其他震动，这时候那一层沙子就像是加了弹簧的弹力床，随时准备弹起来，没地方去的水分又会像泄洪一样被挤出去，砂土液化的风险就一下子增加。
这个道理就像是你往盆里倒水，水位高了，水就开始溢出来，土壤被水撑起来，自然就没了稳固性。
地震砂土液化的判定方法
地震砂土液化的判定方法
1. 观察地表啊！你想想，如果地震后地面突然像变成了一锅粥一样，砂土和水混在一起，到处流淌，那不是砂土液化了还能是什么呀！就好比做蛋糕时，面糊稀了到处淌一样。
比如那次我们在海边看到的场景，地面就是这种情况啊！
2. 看看建筑物的沉降情况呀！要是房子莫名其妙地往下陷，出现倾斜或不均匀沉降，那很有可能是砂土液化在捣鬼呢！这就像人站不稳要摔倒一样明显嘛！我记得隔壁小区那次地震后就有几栋楼出现了这样的情况。
3. 注意地下水位的变化嘛！要是地震后地下水位突然上升很多，变得异常，那可要小心砂土液化哦！这就如同河水突然涨起来一样惊人。
我们村那次地震后就出现了这种情况呢！
4. 听听有没有异常的声响呀！如果有那种咕噜咕噜像冒泡一样的声音从地下传来，很可能就是砂土液化的信号啦！就好像开水烧开了咕嘟咕嘟响一样。
上次在工地就听到了类似的声音。
5. 检查一下基础设施嘛！比如地下管道啊，如果它们扭曲变形甚至破裂了，那极有可能是砂土液化导致的呀！这不就和我们玩的橡皮泥被揉变形了一个道理嘛！记得有个地方地震后水管就是这样破的。
6. 多留意地面有没有喷砂冒水的现象呀！要是突然有砂和水从地下喷出来，那肯定是砂土液化在搞鬼啦！就好像火山喷发一样让人惊讶。
那次地震后在公园里就看到了这样让人震惊的场面。
总之，通过这些方法去判断砂土液化准没错！要仔细观察、用心留意呀！。
砂土液化的判别
砂土液化的判别什么是砂土液化？砂土是一种常见的构造材料，在地质工程中具有广泛的应用。
然而，在地震、爆破或振动等外力作用下，砂土可能会发生液化现象，丧失原有的承载力和稳定性。
砂土液化是指砂土在振动作用下部分或全部失去固结状态，变成类似流体的状态的一种现象。
砂土液化的危害砂土液化对工程造成的危害主要表现在以下几个方面：•土体稳定性降低：砂土液化后，土体的稳定性会大大降低，可能导致工程物体的失稳，如建筑物、桥梁等。
•土压力减小：砂土液化后，土体的相对密度减小，土压力也会随之减小。
这可能导致基础和土体受到更大的荷载，从而引发更严重的问题。
•土体下沉变形加剧：液化的砂土受到外力作用后，会表现出像液体一样的行为，沉降会比普通土体更加严重，这也可能影响到工程物体的稳定性。
因此，对砂土液化的判别十分重要，能够预测砂土的液化风险和采取相应的防治措施，保障工程的安全运行。
如何判别砂土液化砂土液化的判别是通过分析砂土的地震反应特征来实现的。
根据国际上一般的砂土液化判别标准，判别的参数主要有以下几个：1.土的含水率2.土的相对密度3.震动加速度4.应力状态5.地震波的强度和持续时间为了更加准确地进行砂土液化的判别，一般需要对这些参数进行探测和监测。
特别是在工程建设项目中，需要对砂土的液化特征进行精确分析和预测，才能有效地防止液化发生。
在实际应用过程中，砂土液化的判别可以通过各种试验和模拟手段进行。
例如，可以通过地震模拟器来模拟不同强度的地震，以探测砂土在地震作用下的反应情况；还可以通过人工加荷试验、标准贯入试验和直接剪切试验等方法来研究土体的特性和变形规律。
这些方法可以辅助砂土液化的判别，使得工程运行更加稳定安全。
砂土液化的防治措施对于砂土液化的预防和防治可以从以下几个方面入手：1.加强地基加固：通过加强地基的支撑和加固，提高其承载力和稳定性，从而减小砂土液化的可能性。
2.改善土体的物理性质：增加土体的密实度和承载能力，降低砂土液化的风险。
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。
液化土层的判别及处理措施浅析
液化土层的判别及处理措施浅析摘要：在地震作用下，饱和状态的砂土或粉土中的空隙水压力上升，土中的有效应力减小，土的抗剪强度降低，达到一定程度时，土颗粒处于悬浮状态，空隙水压力迅速释放，导致土中有效应力完全消失，土体丧失承载能力，土变成了可流动的水土混合物，此即为地基土体液化。
唐山地震、汶川地震和日本阪神地震震害表明，因地基砂土液化对建筑物造成的破坏非常严重。
具体表现为地面喷砂冒水、建筑物基础沉降量大和倾斜严重的现象，甚至失稳、倒塌，从而造成了很大的生命和财产损失。
因此，如何避开液化危险地段修建房屋，如何处理存在液化土层的不利地段地基，如何采取减轻液化影响的基础和上部结构处理的措施，是地基基础设计在液化场地中需重点解决的问题。
关键词：岩土工程；地震液化；液化判别；抗液化措施一、前言近年来，全世界范围内地震频繁，唐山地震、日本阪神地震、汶川地震、福岛地震、墨西哥近海沿岸8.2级地震等对人类社会的生产生活秩序破坏非常严重。
而且随着社会经济的快速发展，大体量的高层及超高层建筑层出不穷，建筑结构的重要性不断提高。
怎样才能设计出安全且经济合理的方案，这就为基础位于液化土层上的地基基础设计带来了巨大的挑战，这也是每一位设计者值得深入思考的问题。
根据以往地震现场资料，判定现场某一地点的砂土已经发生液化的主要依据是：(1)地面喷水冒砂，同时上部建筑物发生巨大的沉陷或明显的倾斜，某些埋藏于土中的构筑物上浮，地面有明显变形。
(2)海边、河边等稍微倾斜的部位发生大规模的滑移，这种滑移具有“流动”的特征，滑动距离由数米至数十米；或者在上述地段虽无流动性质的滑坡，但有明显的侧向移动的迹象，并在岸坡后面产生沿岸大裂缝或大量纵横交错的裂缝。
(3)震后通过取土样发现，原来有明显层理的土，震后层理紊乱，同一地点相邻位置的触探曲线不相重合，差异变得非常显著。
二、液化判别人们在工程建设时考虑全部消除或部分消除场地液化对工程建设的影响，这就需要在工程建设前期对饱和砂土和粉土进行液化判别，进而指导设计、施工。
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。
砂土地震液化
砂土地震液化1、基本概况1.1、砂土液化饱和砂土在地震动荷载或其他外动力作用下，砂土受强烈振动后致使土体丧失强度，土粒处于悬浮状态，造成地基失效的作用或现象。
2.2、砂土地震液化的危害（1）涌砂砂土强度丧失后，砂涌出并掩埋作物，使土壤盐渍化、砂质化。
（2）地基失效持续的振动使砂土中土粒间原有应力减少乃至完全失效。
（3）滑塌地表以下一定厚度的砂土受到地震液化而产生滑坡。
（4）地面沉降饱和疏松砂土因振动而趋于密实，地面随之下沉。
（5）地面塌陷地震时砂土中空隙水压力剧增，当砂土出露地表或其上覆土层较薄时，即发生喷砂冒水，造成地下掏空，地表塌陷。
2、形成机制和影响因素2.1、砂土地震液化的形成机制饱和砂土在地震作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由砂土体骨架转向水。
由于砂土渗透性不良导致排水不畅，使孔隙水压力积累，从而粒间应力减少，当粒间应力减少至0时，即发生砂土液化。
2.2、影响砂土地震液化的因素（1）土体类型和性质以及砂土粒径和级配表征砂土液化条件。
其因素、以砂土的相对密实度Dr指标与影响如表1所示（2）饱和砂层的埋藏条件如表2所示表2 影响砂土地震液化的因素之埋藏条件（3）地震强度实测地震时最大地面加速度，计算在地下某一深度处由于地震而产生的实际剪应力，再用以判定该深度处的砂土能否液化。
（4）地震持续时间地震持续时间越长，其产生的等效剪应力循环次数N越多。
而地震持续时间与地震震级有关。
如表3所示3、砂土地震液化的判别和防护3.1、砂土地震液化的判别 （1）砂土地震液化的初步判别 ① 6度时，饱和砂土不进行液化判别② 饱和砂土其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③ 浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水深度符合下列条件之一时，不考虑液化影响d u ＞d 0+d b -2 d w ＞d 0+d b -3 d u +d w ＞1.5d 0+2d b -4.5d w :地下水深度(m) d u :上覆非液化土层厚度(m)d b :基础埋置深度，不超过2m 应采用2md 0:液化土特征深度（m ），对应地震烈度7度、8度、9度分别取7m 、8m 、9m ，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除。
4.砂土地震液化
砂土地震液化1.基本概念砂土地震液化指饱和砂土在地震、动荷载或其他外动力作用下，砂土受到强烈振动后，致使土体丧失强度、土粒处于悬浮状态，造成地基失效的作用或现象。
2.砂土地震液化的机理饱和砂土在地震力作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由砂土土体骨架转向水，由于砂土渗透性不良，孔隙水压力逐渐累积，有效应力下降，当孔隙水压力累积至总应力时，有效应力为零，土颗粒在水中处于悬浮状态。
C +=φστtan式中：σtan Ф——摩擦强度，C ——黏聚强度。
土体类型和性质饱和沙土（内因）饱和砂层的埋藏条件 砂土 地震 液化地震强度地震因素（外因）地震持续作用3.影响砂土地震液化的因素3.1土体类型和性质以砂土的相对密实度Dr 以及砂土粒径和级配表征砂土液化条件。
（参见表1，表2）minmax max e e ee Dr --=表1粒组划分标准粒组结构粒组粒径巨粒漂石（块石）>200mm 卵石（碎石）60-200mm粗粒圆砾（角砾）2-60mm 砂粒粉砂0.5-2mm中砂0.25-0.5mm细砂0.075-0.25mm细粒粉粒0.005-0.075mm 粘粒<0.005mm表2 影响砂土地震液化的因素之土性、埋藏和动荷条件因素指标对液化的影响土性条件颗粒特征粒径平均粒径细颗粒较容易液化，平均粒径在0.1mm左右的粉细砂抗液化性最差级配不均匀系数Cu不均匀系数愈小液化性俞差，黏性土含量愈高，俞不易液化形状——圆粒形砂比棱角砂更易液化密度孔隙比e相对密实度Dr密度愈高，液化可能性愈小渗透性渗透系数K渗透性低的砂土容易液化结构性颗粒排列胶结程度均匀性——原状土比结构破坏的土不易液化，老砂层比新砂层不易液化压密状态超固结比OCR超压密砂土比正常砂土不易液化埋藏条件上覆土层上覆土层有效压应力上覆土层厚度愈大，土的上覆有效压力愈大，愈不易液化静止土压应力系数K0排水条件孔隙水向外排出的渗透路径长度液化砂层厚度排水条件良好有利于孔隙水压力的消散，能减小液化的可能性边界土层的渗透性地震历史——遭受过历史地震的砂土不易液化，但曾发生过液化又重新被压密的砂土，却易重新液化动荷条件地震烈度震动强度地面加速度地震烈度高，地面加速度大，就愈容易液化持续时间等小循环次数N震动时间愈长，或震动次数愈多，愈容易液化3.2饱和砂层的埋藏条件（1）地下水位埋深；（2）砂土层上的非液化性粘土层厚度表（表2） 3.3地震强度实测地震时最大地面加速度，计算在地下某一深度处由于地震而产生的实际剪应力，再用以判定该深度处的砂土层能否产生液化。
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。
液化等级土层划分
液化等级土层划分液化等级土层是指土壤在地震作用下产生液化现象的程度，通常用液化等级来划分。
液化等级土层的划分有助于评估土壤的稳定性和抗震能力，为工程建设和地震防灾提供参考。
液化等级土层的划分依据主要有三个方面：土壤类型、地震烈度和液化特性。
土壤类型是划分液化等级的重要指标之一。
不同类型的土壤在地震作用下具有不同的液化特性。
常见的液化等级土层包括砂土、粉土、黏土等。
砂土是一种颗粒较大、排水性好的土壤，容易发生液化。
粉土是一种颗粒较细、含水量较高的土壤，具有较强的液化倾向。
黏土是一种具有较强粘聚力的土壤，液化等级较低。
地震烈度是划分液化等级的重要依据。
地震烈度反映了地震能量释放的大小，不同烈度级别下的土壤液化程度也有所不同。
一般来说，地震烈度越高，土壤液化等级越高。
常见的地震烈度等级有Ⅰ度、Ⅱ度、Ⅲ度、Ⅳ度、Ⅴ度和Ⅵ度。
液化特性也是划分液化等级的重要考虑因素。
液化特性包括液化潜能、液化速度和液化程度。
液化潜能是指土壤在地震作用下发生液化的能力，与土壤类型、含水量和固结状态等因素有关。
液化速度是指土壤在地震作用下液化的速度，一般来说，液化速度越快，液化等级越高。
液化程度是指土壤在地震作用下液化的程度，一般可以通过液化指数或液化程度指标来描述。
根据以上的划分依据，可以将液化等级土层分为多个等级。
常见的液化等级土层划分包括Ⅰ度液化土层、Ⅱ度液化土层、Ⅲ度液化土层、Ⅳ度液化土层、Ⅴ度液化土层和Ⅵ度液化土层。
Ⅰ度液化土层一般指砂土，液化程度较低，抗震性较好；Ⅱ度液化土层一般指砂土和粉土混合层，液化程度较Ⅰ度液化土层高，抗震性较差；Ⅲ度液化土层一般指粉土，液化程度较Ⅱ度液化土层高，抗震性较差；Ⅳ度液化土层一般指粉土和黏土的混合层，液化程度较Ⅲ度液化土层高，抗震性较差；Ⅴ度液化土层一般指黏土，液化程度较Ⅳ度液化土层高，抗震性较差；Ⅵ度液化土层一般指黏土和粘性土的混合层，液化程度最高，抗震性最差。
液化等级土层的划分对于工程建设和地震防灾非常重要。
沙土液化
砂土地震液化1、砂土地震液化的概念及研究意义饱和沙土在地震、动力荷载或其他外力作用下，受到强烈振动二丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象称为砂土液化或震动液化。
地震导致的砂土液化现象在饱水疏松砂层广泛分布的海滨、湖岸、冲积平原，以及河漫滩、低阶地等地区尤为发育。
其危害性归纳起来有以下四个方面：(1) 地面沉降及地面塌陷：饱水疏松砂因振动而变密，地面也随之而下沉。
(2) 地基失效：随粒间有效正应力完全丧失。
建于这类地基上的建筑物就产生强烈沉陷、倾倒以至倒塌。
(3)涌砂：涌出的砂覆盖农田，压死作物，使沃土盐渍化，砂碛化，同时造成河床、渠道、井筒等淤塞，失农业灌溉设施受到严重损害。
(4) 滑塌：由于下伏砂层或敏感粘土层地震液化和流动，可引起大规模滑塌。
2、砂土地震的液化机理及影响因素饱和砂土是砂和水的复合体系。
在震动作用下，饱和砂土是否发生液化，取决于砂和水的特征，是二者矛盾斗争发展的结果。
2.1砂土地震液化的机理砂土是一种松散物质，主要依靠颗粒间的摩擦力承受外力和维持自身稳定，而这种摩擦力取决于粒间的法相压力：τ=σ·tgυ砂土受地震时，砂粒受到其值等于振动加速度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。
由于颗粒之间没有内聚力或内聚力很小，在惯性力周期性反复作用下，各颗粒就都处于运动状态，它们之间必然产生相互错动并调整其相互位置，以便降低其总势能，最终达到最稳定状态。
砂土要变密实就势必排水。
在急剧变化的周期性荷载作用下，所伴随的空隙度减少都要求排挤出一些水，且透水性变差。
如果砂土透水性不良而排水不畅，则前一周期的排水尚未完成，后一周期的孔隙度再减少了，应排除的水来不及排走，而水又是不可压缩的，于是就产生了剩余水压力或超孔隙水压力，随着振动时间的增长，剩余空隙水压力不断地叠加而积累增大，使砂土的抗剪强度不断降低，甚至完全丧失，以上就是砂土液化的形成机制。
2.2砂土地震液化的影响因素饱和砂土和地震动是发生振动液化的必备条件，影响砂土液化的因素主要有：土地类型及性质、饱和砂土的埋藏条件以及地震动的强度及持续时间。
yantubbs-砂土地震液化和判别
Serial N o.436O ctober .2005 矿 业 快 报EXPR ESS I N FORM A T I ONO F M I N I N G I NDU STR Y 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:100925683(2005)10200552021 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 <50%的砂土在振动作用下很快液化。
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。
砂土液化判别
〈三〉地震效应分析根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的划分，并结合波速及地脉动测试报告可知：场地位于基本烈度Ⅶ度区，建筑物应按相应地震烈度进行抗震设防。
设计基本地震加速度值为0.10g ，卓越周期变化范围为0.02s ~0.21s ，场地土类型整体为中硬土，局部区域为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类，属于抗震不利地段。
〈四〉场地砂土液化判别拟建场地位于基本烈度Ⅶ度区，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，须对场地内存在的饱和砂土进行液化判别。
根据勘察成果，场地地基土中2-3层为第四系冲洪积含粘性土中粗砂层，松散～稍密状，顶板埋深0.00～3.90m ，局部区域位于地下水位以上，未达饱和状态；按Ⅶ度区计算，该层大部份粘土含量达15%左右，故初步判别为不液化地层。
依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，对位于地下水位以下呈饱和状态的砂土，结合标贯击数判别该层是否发生液化，对于可液化砂土层，再进一步计算液化指数，依据液化等级确定地基可能遭受的地质灾害危险性级别。
砂土液化判别公式如下：()[]ρowsocrd d N N31.09.0-+=(适用于地面以下15m以内)[]ρos o cr d N N 31.04.2-= (适用于地面以下15～20m以内)式中： d s —饱和土标准贯入点深度（m ）；d w —地下水位深度（m ）ρo —粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，取3。
N cr —饱和土液化临界标准贯入锤击数；N o —饱和土液化判别的基准标准贯入锤击数。
对于可液化土层，按下式计算的液化指数（I ie ）来确定液化等级；w d NN Iiini criiie)1(1∑=-= 式中： I ie ：液化指数；N i ：饱和土层中i 点的实测标准贯入锤击数； N cri ：相应于Ni 深度处的临界标准贯入锤击数；n ：每个钻孔内15m 深度范围内饱和土层中标准贯入点总数；并按表4的标准进行砂土液化等级划分。
沪通长江大桥砂土液化问题的判别分析
城市地理168沪通长江大桥砂土液化问题的判别分析沙小兵（中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北 武汉 ４３００００）摘要：饱和砂土地震液化是土动力学与岩土地震工程的重要研究课题，地震液化导致的承载力丧失、液化土体变形及水平向流动是基础破坏的关键原因。
本文以沪通长江大桥为工程实例，分析不同液化判别方法，利用标准贯入法、静力触探法及剪切波速法等原位测试成果，对沪通长江大桥桥址处饱和砂土进行液化判别，给出沪通长江大桥桥址饱和砂土的液化判别结果，为工程设计施工提出建议。
关键词：液化；饱和砂土；标准贯入；静力触探；沪通长江大桥1、地震液化的影响分析地震液化是土动力学与岩土地震工程的重要研究课题之一，据统计，地震震害大多数是由于地基土体液化引起的，各种岩土工程震害几乎都是由砂土液化或粘土软化所致。
地震液化引起的土体变形和侧向流动是导致桥梁、坝坡、道路及生命线工程等建筑物和基础破坏的主要原因。
地震发生时，往往伴随饱和可液化土的液化现象的发生。
饱和可液化土的液化造成的危害是十分严重的，给人民的生命和财产造成了巨大损失。
1995年阪神大地震中阪神高速公路的5号线发生了大面积的砂土液化，造成大量高速公路、高架铁路、新干线、桥梁发生倾斜倒塌，水、电、气等生命线工程严重破坏，高层或中高层建筑物底部或中部被剪断，港口码头发生下沉倾斜，大面积土体发生侧向流动。
据资料反映，全震灾区共死亡5400余人（其中4000余人系被砸死和窒息致死，占死亡人数的90%以上），受伤约2.7万人，无家可归的灾民近30万人，毁坏建筑物约10.8万幢； 饱和可液化土液化的宏观标志是引起地面喷水冒砂、地基不均匀沉陷、地裂滑坡、建筑物产生巨大的沉降和严重倾斜甚至失稳造成建筑物的破坏、道路路基滑移、路面纵裂、桥梁落架、农田被破坏、平整土地形成丘陵状、农作物减产等。
对于桥梁工程而言，地震液化导致的承载力丧失、液化土体变形及水平向流动是基础破坏的关键原因。
2、工程概况上海至南通铁路是我国沿海铁路的重要组成部分，是上海以及浙江部分地区与江苏北部、上海与山东东部等地区最便捷的铁路运输通道，同时也是上海至南通城际铁路的组成部分。
砂土地震液化判别的原理和思路
进行砂土地震液化判别的原理和思路1.砂土液化机理饱和砂土在水平振动作用下，土体间位置将发生调整而趋于密实，土体变密实势必排除孔隙水。
而在急剧的周期性动荷载作用下，如果土体的透水性不良而排水不畅的话，则前一周期的排水还未完成，后一周期又要排水，应排走的水来不及排出，而水又是不可压缩的，于是就产生了剩余孔隙水压力（或称超孔隙水压力)。
此时砂土的抗剪强度τ为：式中：σ为法向应力；Pw0为静孔隙水压力；Δpw为超孔隙水压力；υ为砂土的内摩擦角。
显然，此时砂土的抗剪强度大为减小。
随振动时间延续，Δpw不断累积叠加而增大，最终可抵消σ而使土体的抗剪强度完全丧失，液化产生。
其现象就是发生喷水冒砂、地表塌陷。
2.砂土地震液化的影响因素根据国内震害现场调查和室内实验研究，影响饱和砂土液化的因素可以概括为以下4 点：（1）地震的强度以及动荷载作用。
动荷载是引起饱和土体空隙水压力形成的外因。
显然，动应力的幅值愈大，循环次数愈多，积累的孔隙水压力也愈高，越有可能使饱和砂土液化。
根据我国地震文献记录，砂土液化只发生在地震烈度为6 度及 6 度以上地区。
有资料显示5 级地震的液化区最大范围只能在震中附近，其距离不超过1km。
（2）土的类型和状态。
中、细、粉砂较易液化，粉土和砂粒含量较高的砂砾也可能液化。
砂土的抗液化性能与平均粒径的关系密切。
易液化砂土的平均粒径在0.02～1.00mm 之间，在0.07mm 附近时最易液化。
砂土中黏粒( d< 0.005mm)含量超过16％时很难液化。
粒径较粗的土，如砾砂等因渗透性高，孔隙水压力消散快，难以积累到较高的孔隙水压力，在实际中很少有液化。
黏粒土由于有黏聚力，振动时体积变化很小，不容易积累较高的孔隙水压力，所以是非液化土。
土的状态，即密度或相对密度D，是影响砂土液化的主要因素之一，所以也是衡量砂土能否液化的重要指标。
砂越松散越容易液化。
由于很难取得原状砂样，砂土的D 不易测定，工程中更多地用标准贯入度试验来测定砂土的密实度。
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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：
d
u ＞do＋d
b
－2
dw＞do＋d
b
－3
d
u ＋dw＞1.5do＋2d
b
－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；
d
u
——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]c
ρ
/
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。
液化指数和液化等级: 对存在液化砂土层、粉土层的地基，应探明各液化土层的深度和厚度，按下式计算每个钻孔的液化指数，并按表3综合划分地基的液化等级：
I lE ＝ ∑=n
1i [1-Ni/Ncri]diWi
式中：I lE ——液化指数；
n ——在判别深度范围内每一个钻孔标准贯人试验点的总数；
Ni 、Ncri ——分别为i 点标准贯人锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值；当只需要判别15m 范围以内的液化时，15m 以下的实测值可按临界值采用；
di ——i 点所代表的土层厚度(m)，可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯人试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度；
Wi ——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。