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。

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：

1）d u>d0+d b-2

2）d w> d u +d b-3

3）d u+ d w>1.5d0+2d b-4.5

式中d u--上覆非液化土层厚度（m），计算时宜将其内淤泥及淤泥质土层扣除；

d w---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；当区域地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。

d b---基础埋置深度（m），不超过2m时应采用2m；

d 0---液化土特征深度（m ），按下表采用：

1、标准贯入锤击数临界值N cr

1）标准贯入锤击数临界值N cr 计算公式

液化判别标准贯入锤击数临界值N cr 按下式［GB50011-2010第 4.3.4条式（4.3.4）］计算： N cr =N 0β［ln(0.6 ds+1.5)-0.1 dw ］pc /3

s d W —地下水位深度（m ）（取被计算孔的稳定水位深度）；

pc —粘粒百分率含量，当小于3或为砂土时取3（此时实际pc /3=1）， ※这里须注意一点，当不是砂土且不小于3时应按实际值代入计算； β—调整系数，设计地震分组为第一组，取0.80;第二组取0.95;第三组

取1.05。

2）当饱和土标准贯入锤击数N i （不经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判别为液化土。

2、液化指数I iE

1）液化指数I iE 计算公式

“I iE ”计算公式见GB50011-2010-4.3.5式: I lE ＝ ∑=n

1

i [1-N i /N cri ]d i W i

式中 n---判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数

N i 、N Cri —分别为i 点标准贯入锤击数的试验值与临界值，当实测值大

于临界值时应取临界值；当只须判别15m 范围深度内的液化时，

15m 以下的实测值可按临界值采用； d i ---i 点所代表的土层厚度（m ），可取与该标贯试验点相邻的上、下

两标贯试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位埋深，下界不深于液化深度；

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 时应取0值，5～ 20m 时应按线性内插法取值。

※：本人建议从小于5m 至等于20m 的线段平分为16段（从<5m 、5ｍ、6ｍ……20ｍ），

则计求以下各中点深度W i可按W i=9.375-0.625(i-5)计算（结果按4舍5入取值,精确到0.01）, 式中i为计算层的中点深度,单位为m。

※：这里必须注意:计算公式计算的I iE是每个钻孔各标准贯入试验点总数之和,即同时存在饱和粉土与饱和砂土时,应一并计算。

2）液化等级判别

三、计算实例

1、实例资料

注: 标贯试验点底深栏“（1）1.30”中”（1）”为试验点编号i.余同。W i见液性指数计算一节。

2）、地下稳定水位埋深有两种情况:一是3.40m,二是1.95m；粉土②粘粒含量6～8%（平均值7.4%）；场地抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组。

2、计算与评价:

1）标准贯入锤击数临界值N cr计算与判别

（1）己知水位埋深dw =3.40m，则0.1 dw=0.34；按规范规定，液化判别标

准贯入锤击数基准值N

0=10; β=0.8.则N

β=8；粉土②中粘粒含量百分率平均7.4，

其pc

/3=0.637，粉砂③按规范规定取3%，其pc

/3=1。分别代入后：粉土②

的N

0βpc

/3=，N cr =4.752［ln(0.6 ds+1.5)-0.34］；粉砂③的N0βpc

/3=8，

N cr =8[ln(0.6 ds+1.5)-0.34] 计算标准贯入锤击数临界值N

cr

。

N

3：

N

cr

=5.096［ln(0.6 ×3.75+1.5)-0.34］=5.00

3

=9击,为不液化土

N

4：

N

cr

=5.096［ln(0.6 ×5.05+1.5)-0.34］=5.97

4

=8击,为不液化土

N

5：

N

cr

=5.096［ln(0.6 ×6.10+1.5)-0.34］=6.63

5

=7击,为不液化土

N

6：

N

cr

=8［ln(0.6 ×7.05+1.5)-0.34］=11.25>N

6

=9击,为液化土

N

7：

N

cr

=8［ln(0.6 ×8.10+1.5)-0.34］=12.08>N

7

=7击,为液化土（2）己知水位埋深dw =1.95m，则0.1 dw=0.195；其他条件未变,分别代入