沙土地震液化判别方法

地震液化的判别方法

砂土地震液化的判别，从工程的抗震设计要求考虑，需要解决的问题首先是正确判定砂土能否液化，其次是采用什么措施预防或减轻液化引起的层害。工程设计需要的判别内容应该包活：1估计液化的可能性②估计液化的范围；③估计液化的后果。砂土地震液化的判别思路如下：

一、初判按照地震条件、地质条件、埋藏条件、土质条件的一些限界指标进行初判。地震条件方面，一般来说，震级在5级以上的才可以产生液化；也就是液化最低烈度为Ⅵ度。

地质条件方面，发生液化的多为全新世乃至近代海相及河湖相沉积平原、河口三角洲，特别是洼地、河流的泛滥地带、河漫滩、古河道、滨海地带及人工填土地带等。埋藏条件方面，一般液化判别应在地下15m的深度范围进行，最大液化深度可达20m。最大地下水埋深一般不超3m，《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ11-85）修订稿将液化最大地下水位埋深定位8m。土质条件方面，液化土有许多特性指标的界限值。比如回龙河水库全风化花岗岩坝基地震液化的初判，全风化花岗岩因母岩具混合岩化现象,风化后砂土粒度不均匀,细粒黑云闪长岩全风化砂土粒度较细,中粒黑云花岗岩全风化砂土粒度稍粗,其主要物理指标:粒径大于5 mm的平均颗粒含量%)小于70%,平均粘粒含量%)小于18%,平均塑性指数ΙP小于15,属少粘性土。工程区为强震区,地震动峰值加速度为 g、动反应谱特征周期为 s,地震基本烈度

为Ⅶ度,依据《水利水电工程地质勘察规范》,初判存在地震液化的可能性。为此,有必要对全风化花岗岩坝基地震液化可能性进行复判。

二、复判砂土地震液化复判方法种类繁多，大致可分为 2 种：①是依据室内试验；②是依据现场测试的经验方法。但由于影响砂土液化问题的复杂性；每种方法都有一定的运用范围和局限性。常用判别方法大致可归纳为现场试验、室内试验、经验对比、动力分析 4 大类：（1）现场试验方法。其判别法基本原理：在宏观地震液化和非液化区域，依据现场试验测得判别指标的数据，通过分析、统计和总结，建立与宏观地震灾害资料之间的关系，得出经验公式或液化分界线来判别液化与否。主要包括标准贯入临界击数判别法 (SPT)、静力触探法(CPT)、剪切波速法、瑞利波速法、能量判别法。此类方法比较直观且可以考虑多个影响饱和砂土液化的因素，避免了室内试验中土样扰动等问题具有较强的实用性和可靠性。但也存在一些不足：需要大量的地震现场统计样本，已经累计的各类土体液化现场试验数据还比较少；地基液化调查资料多是在自由场地取得的，一般说此类方法适用于自由场地的液化判别，此类方法建立在地震现场的液化实例基础上，具有区域性，通用性不够理想。（2）室内试验方法。这类方法根据室内试验模拟现场条件确定土体的抗液化强度，同时用设计地震资料计算地震动应力指标，比较两者大小判别液化与否。采用的主要室内试验有：各种类型的循

环三轴压缩试验、共振柱试验、循环剪切、循环扭剪、振动台、离心机模型试验。此类方法主要用于判别在大型建筑物地基中和土工结构物中的饱和砂土体的液化。它可根据建筑物的具体形状、场地边界、排水条件等在实验室中进行模拟。并根据实际经验对结果给予修正。此类方法存在取样困难、应力释放和试样应力状态与土基差异较大等缺陷。因此，试验参数确定以及如何更好地模拟土体的现场情况是提高室内试验方法判别可靠度的关键。（3）经验对比。根据宏观震害总结的经验，提出液化判别标准。如水利水电工程地质勘察部门提出的相对密度判别法。（4）动力分析方法。动力分析方法主要有等效线性总应力动力分析法和有效应力动力分析法 2 种。前者不考虑孔隙水压力的升高对土动力特性的影响，后者则考虑了这种影响。动力分析方法适用于自由场地，也适用于判别重要建筑物地基中和土工结构中饱和土体液化。它综合考虑了地震动力特性、地形地质条件、荷载作用、边界条件等多种因素的影响，还可以研究地震过程中及以后液化区的发生、发展过程。但动力分析方法需要由室内试验确定土的若干动力特性参数以及复杂的计算分析，因此在实际工程中应用较少，目前只在一些重大工程中适用。随着计算技术的发展和数学理论的完善，目前出现了通过严谨的数学方法将影响砂土液化的各主要指标统一起来进行判别的方法，如神经网络法、支持向量机法、模糊综合评判法等。

三、详细判别国外最常用的理论计算判别是由.希德所提出的判别方法及准则，根据土的动三轴实验求出的应力比和某一深度土层的实际应力状态，计算出能引起该砂土层液化的剪切力，实际上此剪应力就相当于该砂土层液化的剪切强度，如果取得的值小于据地震加速度求得的等效平均剪应力，则可能液化。

四、液化后果的判断 1.砂土液化等级的判别方法多种多样,考虑的因素有多有少.但不同判别方法中考虑的因素,由于评分标准的不同不可以任意相互选用,导致了传统砂土液化等级判别方法的局限性.可拓评判可拓评判可拓评判可拓评判则从可拓集合理论出发,建立多指标性能参数的等级评定模型,通过定量的数值表示评价结果,这样可以使评价指标最优化地接近实际的土质情况,评价结果自然比传统评价方法更加准确.结合改进的层次分析法(The AnalyticHierach Process),应用可拓理论对砂土的液化等级进行评价,较好地解决了工程中的实际问题 2.可以用一指标来反应液化程度，关于底层厚度方面，可以用该土层的液化势：A=（Ncr-N）*d；用Ncr归一化即得到该层的相对液化势：α=（1-N/（Ncr））*d。因为该层的埋深不同液化危害不同，故引入一个深度权函数（W），可得该层的加权相对液化势为αW。如由地表到15m深处有多个液化层时，将上述各层的加权相对液化势加起来就得液化指数。根据液化指数就可以判别液化的等级以上介绍了地震液化及液化等级的判别方法，正确的判别某场地发生液化的可能性以及准确判断液化等级直接关乎工程的场地选择，

建筑结构形式，设防程度，工程预算等各个方面，是影响工程建设的重要因素。