淺析巖土工程勘察中關(guān)于飽和砂土層的地震液化判別

1、<p>　　淺析巖土工程勘察中關(guān)于飽和砂土層的地震液化判別</p><p>　　【摘要】結(jié)合工程實例對慈溪市杭州灣新區(qū)的飽和砂土層進(jìn)行地震液化判別，淺析并利用其中最快捷簡易的方法，論證飽和砂土層能否選作第一持力層，從而為該地區(qū)的巖土工程勘察提供有益的經(jīng)驗。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：飽和砂土層地震液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入 </p><p>　　中圖分類號：P3

2、15 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　松散的砂土層受到震動時有變得更緊密的趨勢，但飽和砂土層的孔隙全部被水充填，因此這種趨于緊密的作用將導(dǎo)致孔隙水壓力的驟然上升，而在地震過程的短暫時間內(nèi)，驟然上升的孔隙水壓力來不及消散，這就使原來由砂粒通過其接觸點所傳遞的壓力（有效壓力）減小，當(dāng)有效壓力完全消失時，砂土

3、層會完全喪失抗剪強度和承載能力，變成象液體一樣的狀態(tài)，這就是飽和砂土層的液化現(xiàn)象。其地表特征通常表現(xiàn)為地面噴水冒砂，海邊、河邊等稍微傾斜的部位會發(fā)生大規(guī)?！傲鲃印钡幕碌?，從而對地面建筑物造成毀滅性破壞。因此，在先期進(jìn)行的巖土工程勘察過程中，飽和砂土層的液化判別對于建筑工程來說具有十分重要的意義。下面聯(lián)系實例關(guān)于如何對飽和砂土層進(jìn)行液化判別進(jìn)行淺析。 </p><p><b>　　2.工程概況 <

4、/b></p><p>　　慈溪杭州灣新區(qū)企業(yè)職工生活區(qū)一期工程擬建住宅樓49幢，樓高3-6層，管理用房2幢，占地面積約11.2萬平方米。 </p><p>　　3.場地工程地質(zhì)條件 </p><p>　　場地屬寧紹平原的一部分，系900年來淤漲而成，十一世紀(jì)后，杭州灣南岸基本處于淤漲狀態(tài)，同時人類對土地的需求日益迫切，筑塘圍涂活動日趨頻繁，逐步形成扇形狀陸地

5、突出于杭州灣。由于人類活動的影響，原始微地貌形態(tài)已被人為地貌所替代。上部軟土覆蓋層厚大于50米，以Z51鉆孔為例，勘探深度以淺地層結(jié)構(gòu)如下：0-1.20米為沖填土，灰黃色，松散-稍密；1.20-2.60米為粉質(zhì)粘土，灰黃色，濕-飽和，軟塑，局部粉粒含量較高；2.60-6.20米為粘質(zhì)粉土，灰-灰褐色，濕，稍密-中密，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N=8-22擊，局部見粉砂團(tuán)塊及薄層，夾少量貝殼碎屑；6.20-13.30米為砂質(zhì)粉土，灰-灰褐色，濕，中密，

6、標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N=15-29擊，切面粗糙無光澤，搖震反應(yīng)迅速，韌性差，干強度低，局部見粉砂團(tuán)塊及薄層，夾少量貝殼碎屑；13.30-19.00米為粉砂，灰黃-灰褐色，局部灰綠色，飽和，稍密-密實，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N=9-40擊，局部見粉土塊及薄層；19.00米以下為淤泥質(zhì)土和粉質(zhì)粘土，夾有薄層狀砂質(zhì)粉土和粘質(zhì)粉土。 </p><p>　　4.巖土工程性質(zhì)分析 </p><p>　　根據(jù)勘察結(jié)果可知

7、，場址分布巨厚層的軟土，淺部無良好的淺基持力層；另外場址位于濱海平原區(qū)，人工堆填碎石土原料相對較缺乏，運輸成本相對較高，提高了工程造價，因此采用樁基礎(chǔ)。上部粘質(zhì)粉土和砂質(zhì)粉土層均呈稍密-中密狀態(tài)，但分布不均，且埋深淺，厚度小，因此不考慮其作為樁基持力層；粉砂層呈稍密-密實狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N=9-40擊，從其埋深、厚度、力學(xué)性質(zhì)和上部荷載要求來看，均是理想的樁基持力層。但考慮本工程為乙類建筑，按地震烈度VII度設(shè)防的要求，以及飽和砂土層

8、易液化的特性，須對其進(jìn)行液化判別，以決定其能否選作樁基持力層。 </p><p>　　5.液化判別法淺析 </p><p>　　現(xiàn)在常用的液化判別方法主要有： </p><p><b>　?、旁粶y試法： </b></p><p>　　A.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別：主要原理是比較飽和砂土層實測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)（未經(jīng)桿長修正）N值和

9、計算所得臨界值Ncr值，當(dāng)NNcr時，則為不液化飽和砂土層。特點：原始數(shù)據(jù)收集簡單快捷，室內(nèi)數(shù)據(jù)計算簡便。 </p><p>　　B.靜力觸探試驗判別：主要原理是計算比較飽和砂土層臨界靜力觸探貫入阻力和錐尖阻力來判別其是否液化。 </p><p>　　特點：需利用靜探儀進(jìn)行靜力觸探，室內(nèi)數(shù)據(jù)計算相對繁雜。 </p><p>　?、仆恋南鄬γ芏扰袆e法：主要原理是利用地

10、面加速度與相對密度判定飽和砂土層是否會液化，可查表進(jìn)行判別。 </p><p>　　特點：用查表確定液化性具有不確定性。 </p><p>　　⑶抗液化剪應(yīng)力判別法：主要原理是比較飽和砂土層地震作用時等效平均剪應(yīng)力τe和抗液化剪應(yīng)力τ值，當(dāng)τe>τ時，飽和砂土層可能液化；當(dāng)τe<τ時，飽和砂土層不可能液化。 </p><p>　　特點：所需原始數(shù)據(jù)較多計

11、算相當(dāng)繁雜。 </p><p>　?、让绹鳶eed的簡化方法：先計算地震作用時的動應(yīng)力比，然后將標(biāo)準(zhǔn)貫入實測錘擊數(shù)換算成相對于上覆自重壓力等于98kPa的修正標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)，再根據(jù)上述兩個值和不同的震級按相關(guān)的曲線圖進(jìn)行液化判別。 </p><p>　　特點：比較直觀，但計算仍顯繁雜。 </p><p>　?、山y(tǒng)計判別法：根據(jù)對已有強震震例中液化與未液化的大量宏觀資料

12、的統(tǒng)計分析，找出若干個與液化關(guān)系最密切的因素（即數(shù)學(xué)分析中的因子），采用數(shù)學(xué)分析中的線形判別函數(shù)來預(yù)測飽和砂土層未來液化的可能性。 </p><p>　　特點：直觀，快捷，但該地區(qū)顯然無法提供其所需的大量震例資料。 </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別法相對其他幾種方法在野外收集原始數(shù)據(jù)時簡單快捷，室內(nèi)數(shù)據(jù)分析整理上更具有時效性，因此本工程采用了原位測試法對飽和砂土層進(jìn)行液化判別。 &l

13、t;/p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗（SPT）是動力觸探的一種，它利用一定的錘擊動能（錘重63.5+0.5Kg，落距76+2cm），將一定規(guī)格的對開管式貫入器（對開管外徑51+1mm，內(nèi)徑35+1mm，長度>457mm，下端接長度76+1mm、刃角18~20。、刃口端部厚1.6mm的管靴；上端接一內(nèi)外徑與對開管相同的鉆桿接頭，長152mm）打入鉆孔孔底的土中，根據(jù)打入土中的貫入阻抗，判別土層變化和土的工程性質(zhì)。野

14、外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)的真實性直接決定了判別結(jié)果，因此，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入數(shù)據(jù)的真實和準(zhǔn)確性是非常好重要的。 </p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別法對飽和砂土層地震液化的判別應(yīng)在地面以下15米的范圍內(nèi)進(jìn)行；對于樁基和基礎(chǔ)埋深大于5米的天然基礎(chǔ)，判別深度應(yīng)加深至20米。 </p><p>　?。?）在地面下15.0米深度范圍內(nèi)，液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值按下式計算： </p><

15、;p>　　Ncr=No[0.9+0.1(ds－dw)] （ds≤15） </p><p>　　式中ds―飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點深度（m）；ρc </p><p>　　dw―地下水位深度（m）； </p><p>　　ρc―飽和土粘粒（粒徑0.005mm）含量百分率，當(dāng)（％）＜3時，取ρc =3； </p><p>　　Ncr―飽和土液化臨界值

16、標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)； </p><p>　　No―飽和土液化判別的基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)。本工程為乙類建筑，須按地震烈度Ⅶ度設(shè)防，經(jīng)查表，No值取6。 </p><p>　　隨機選取7組標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，結(jié)果如表1： </p><p>　　表中：N―標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)（未經(jīng)桿長修正） </p><p>　　由計算結(jié)果可知：N?Ncr，因此判定該場

17、址0－15.0米范圍內(nèi)的飽和粉土和飽和粉砂不會液化。 </p><p>　　（2）在地面下15.0－20.0米范圍內(nèi)，液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值按下式計算： </p><p>　　Ncr=No(2.4+0.1ds)] （15≤ds≤20） </p><p>　　隨機取7組標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，結(jié)果如表2。 </p><p>　　由計算結(jié)

18、果可知：N?Ncr，因此判定該場址15.00－20.0米內(nèi)的飽和粉土和飽和粉砂不會液化。 </p><p><b>　　6．結(jié)束語 </b></p><p>　　該場址的飽和砂土層從其埋深、厚度。力學(xué)性質(zhì)和上部荷載上看均滿足要求，在選用簡單快捷的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗進(jìn)行液化判別后，得到該場址飽和砂土層不會液化的結(jié)論，因此樁基第一持力層可以選用③層粉砂，從而合理的減小樁長，縮短

19、了施工工期，節(jié)約了施工費用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益，并為當(dāng)?shù)貛r土工程勘察工作提供了有益的經(jīng)驗。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　林在貫等.《巖土工程手冊》，中國建筑工業(yè)出版社，1996. </p><p>　　常士驃等.《工程地質(zhì)手冊》，中國建筑工業(yè)出版社，1994. </p><p