地震液化指数计算中代表土层厚度di与中点深度hi中点的确定

地震液化指数计算中代表土层厚度di与中点深度hi中点的确定
作者：王宇刘敏付林平
来源：《硅谷》2011年第13期
摘要：在进行液化指数计算中，由于受到地层、水位埋深等因素的影响，使得di、hi中点的计算最易出现问题，主要对di、hi中点取值进行详细分析，总结归纳出两个参数计算公式，并通过计算实例进行详细的说明。

关键词：代表土层厚度di；中点深度hi中点；液化指数
中图分类号：TU441 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0710179－01
现阶段在抗震设防烈度较高的地区进行岩土工程勘察或者地质灾害评估工作时均要进行地震液化评价，就液化判别方法而言，比较成熟已被列入规范的已有十几种，以《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）液化分析方法应用最为普遍。

规范对于液化指数公式中的di与hi中点两个参数计算方法说的很不详细，更没有相关的计算公式，工程技术人员在实际应用中容易出现理解错误，本文主要讨论di、hi中点两个参数的取值方法及计算中易出现的问题，提出了自己的见解，向读者、同行进行请教和商榷。

1 规范中液化指数的计算
现行规范液化指数的计算公式为：
式中IlE-液化指数；n-在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数；Ni、Ncri-分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值；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、下两标准贯入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），Wi的大小与hi中点有关，在10～0之间取值。

按照规范中的要求，对于某一层工程地质层来说，di的计算相对简单些，可是在工程实践中由于工程地质层较多，再加上地下水位埋深、液化判别深度的影响，使得di的计算变得复杂而又繁琐。

由于di的数值将直接影响hi中点确定，而hi中点又是计算Wi重要的中间参数，一旦di计算结果不正确将会影响液化等级判定的准确性，若采用不准确地基液化处理措施会造成经济损失与工程抗震性能的减弱。

2 di、hi中点的计算方法与实例
2.1 某层砂土层第1个标贯点d1、h1中点计算
根据地下水位埋深dw与砂土层之间的深度关系分为两种情况，下面将分别进行叙述。

2.1.1 dw位于砂土层之上时
唐山市某工程，液化判别深度为15m，场地地震设防烈度为8度，标贯与土层、水位分布见表1。

当一层砂土层中有若干个标贯点时，如表1中第2层细砂、第4层粉砂、第5层粉土时，则d1上界限取砂土层的顶板深度Zi-1，下界限取标贯点与其下相邻标贯点间的中点深度
[hi+1+hi]/2且不超过液化判别深度，下、上界限的深度差为d1，用公式表示为d1=[hi+1+hi]/2-Zi-1，表1中第2层细砂d2-1=（3+5）/2-2=2m，第4层粉砂d4-1=（11+13）/2-10=2m，第5层粉土d5-1=15-14=1m，应注意d5-1的下界限不能取标贯点5-1与标贯点的5-2之间的中点深度16m，而应取液化判别深度15m。

当砂土层中仅只有一个标贯点时，如表1中的第3层中砂层，其d1上界限取Zi-1，下界限取砂土层底板深度Zi且不超过液化判别深度，用公式表示为d1=Zi-Zi-1，表1中第3中砂层d3-1=10-8=2m。

砂土层中第1个标贯点h1中点等于砂土层的顶板深度Zi-1加上d1/2，用公式表示为h1中点=Zi-1+d1/2，表1中h2-1中点=2+2/2=3m，h3-1中点=8+2/2=9m，h4-1中点=10+2/2=11m，h5-1中点= 14+1/2=14.5m。

2.1.2 dw位于砂土层之内时
唐山市某工程，液化判别深度为20m，场地地震设防烈度为8度，标贯与土层、水位分布见表2。

当一层砂土层中有若干个标贯点时，如表2第2层粉土，则d1上界限取dw，下界限取[hi+1+hi]/2且不超过液化判别深度，下、上界限之差为d1，用公式表示为d1=[hi+1+hi]/2-dw，第2层粉土d2-1=（4+6）/2-3.5=1.5m。

当砂土层中仅只有一个标贯点时，其d1上界限取dw，下界限取Zi且不超过液化判别深度，用公式表示为d1=Zi-dw。

砂土层第1个标贯点h1中点等于地下水位埋深dw加上d1/2，用公式表示为h1中点
=dw+d1/2，表2中粉土层h2-1中点= 3.5+1.5/2=4.25m。

2.2 某层砂土层中间标贯点di、hi中点计算
中间标贯点di上界限为[h（i-1）+hi]/2，下界限取为[h（i+1）+hi]/2且不超
过液化判别深度，下、上界限之差为di，计算时可采用与此标贯点位于同一土层的相邻上、下两标贯点深度差的一半，用公式表示为di=[hi+1-hi-1]/2，如表2中第2层粉土d2-2=（8-4）/2=2m，d2-3=（10-6）/2=2m，第4层中砂d4-2=20-（17+19）/2=2m。

中间标贯点hi中点数值等于标贯点与其下位于同一土层相邻标贯点间的中点深度
[hi+1+hi]/2且不超过液化判别深度加上标贯点与其上位于同一土层相邻标贯点间的中点深度[hi-1+hi]/2之和的1/2。

用公式表示为hi中点=[hi+hi-1]/2+di/2，如表2中第2层粉土h2-2中点=[6+4]/2+2/2=6m，h2-3中点=[8+6]/2+2/2=8m，第4层中砂h4-2中点=[17+19]/2+2/2=19m。

2.3 某层砂土层最后1个标贯点dn、hn中点计算
最后一个标贯点dn的计算与第1个标贯点、中间标贯点相类似，上界限为[hn-1+hn]/2，下界限应为Zi且不超过液化判别深度，下、上界限之差为dn，用公式表示为dn=Zi-[hn-
1+hn]/2。

砂土层最后1个标贯点hn中点与计算方法中间标贯点hi中点一致，用公式表示为hn中点=[hn+hn-1]/2+dn/2。

3 结论
通过上面对两个参数的取值分析与计算实例，我们发现di、hi中点的计算准确性主要取决于di上、下限取值问题，其di上限不高于地下水位埋深、所在土层层顶埋深、上个标贯点di 计算下限等条件；di下限不低于所在土层层底埋深、下个标贯点di计算上限、液化判别深度等条件，下、上限之差即可求出di，进而求出hi中点。

参考文献：
[1]GB50011-2010.2010，建筑抗震设计规范[s].中国建筑工业出版社，2010年.
[2]翟新典，地震液化指数计算参数的确定方法[J].南水北调与水利科技，2010.8（3）：146-148.
作者简介：
王宇（1981-），男，汉族，河北唐山人，水文地质与工程地质专业，助理工程师，河北省地矿局第二地质大队工作，主要从事工程地质工作。