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(shí)例對(duì)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(jiǎn)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(yàn)。 </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(hào)：P3

2、15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　松散的砂土層受到震動(dòng)時(shí)有變得更緊密的趨勢(shì)，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(guò)程的短暫時(shí)間內(nèi)，驟然上升的孔隙水壓力來(lái)不及消散，這就使原來(lái)由砂粒通過(guò)其接觸點(diǎn)所傳遞的壓力（有效壓力）減小，當(dāng)有效壓力完全消失時(shí)，砂土

3、層會(huì)完全喪失抗剪強(qiáng)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(huì)發(fā)生大規(guī)?！傲鲃?dòng)”的滑坡等，從而對(duì)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(guò)程中，飽和砂土層的液化判別對(duì)于建筑工程來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。下面聯(lián)系實(shí)例關(guān)于如何對(duì)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(wàn)平方米。 </p><p>　　3.場(chǎng)地工程地質(zhì)條件 </p><p>　　場(chǎng)地屬寧紹平原的一部分，系900年來(lái)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(shí)人類對(duì)土地的需求日益迫切，筑塘圍涂活動(dòng)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(dòng)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(jiàn)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(wú)光澤，搖震反應(yīng)迅速，韌性差，干強(qiáng)度低，局部見(jiàn)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(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N=9-40擊，局部見(jiàn)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(chǎng)址分布巨厚層的軟土，淺部無(wú)良好的淺基持力層；另外場(chǎng)址位于濱海平原區(qū)，人工堆填碎石土原料相對(duì)較缺乏，運(yùn)輸成本相對(duì)較高，提高了工程造價(jià)，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(shí)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(lái)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(duì)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(cè)試法： </b></p><p>　　A.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別：主要原理是比較飽和砂土層實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)（未經(jīng)桿長(zhǎng)修正）N值和

9、計(jì)算所得臨界值Ncr值，當(dāng)NNcr時(shí)，則為不液化飽和砂土層。特點(diǎn)：原始數(shù)據(jù)收集簡(jiǎn)單快捷，室內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)便。 </p><p>　　B.靜力觸探試驗(yàn)判別：主要原理是計(jì)算比較飽和砂土層臨界靜力觸探貫入阻力和錐尖阻力來(lái)判別其是否液化。 </p><p>　　特點(diǎn)：需利用靜探儀進(jìn)行靜力觸探，室內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算相對(duì)繁雜。 </p><p>　　⑵土的相對(duì)密度判別法：主要原理是利用地

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

11、算相當(dāng)繁雜。 </p><p>　　⑷美國(guó)Seed的簡(jiǎn)化方法：先計(jì)算地震作用時(shí)的動(dòng)應(yīng)力比，然后將標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)測(cè)錘擊數(shù)換算成相對(duì)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(gè)值和不同的震級(jí)按相關(guān)的曲線圖進(jìn)行液化判別。 </p><p>　　特點(diǎn)：比較直觀，但計(jì)算仍顯繁雜。 </p><p>　?、山y(tǒng)計(jì)判別法：根據(jù)對(duì)已有強(qiáng)震震例中液化與未液化的大量宏觀資料

12、的統(tǒng)計(jì)分析，找出若干個(gè)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(lái)預(yù)測(cè)飽和砂土層未來(lái)液化的可能性。 </p><p>　　特點(diǎn)：直觀，快捷，但該地區(qū)顯然無(wú)法提供其所需的大量震例資料。 </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法相對(duì)其他幾種方法在野外收集原始數(shù)據(jù)時(shí)簡(jiǎn)單快捷，室內(nèi)數(shù)據(jù)分析整理上更具有時(shí)效性，因此本工程采用了原位測(cè)試法對(duì)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(yàn)（SPT）是動(dòng)力觸探的一種，它利用一定的錘擊動(dòng)能（錘重63.5+0.5Kg，落距76+2cm），將一定規(guī)格的對(duì)開管式貫入器（對(duì)開管外徑51+1mm，內(nèi)徑35+1mm，長(zhǎng)度>457mm，下端接長(zhǎng)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(duì)開管相同的鉆桿接頭，長(zhǎng)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(shí)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(shí)和準(zhǔn)確性是非常好重要的。 </p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法對(duì)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(duì)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>　　（1）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(jì)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(diǎn)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(shí)，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(jī)選取7組標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)修正） </p><p>　　由計(jì)算結(jié)果可知：N?Ncr，因此判定該場(chǎng)

17、址0－15.0米范圍內(nèi)的飽和粉土和飽和粉砂不會(huì)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(jì)算： </p><p>　　Ncr=No(2.4+0.1ds)] （15≤ds≤20） </p><p>　　隨機(jī)取7組標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表2。 </p><p>　　由計(jì)算結(jié)

18、果可知：N?Ncr，因此判定該場(chǎng)址15.00－20.0米內(nèi)的飽和粉土和飽和粉砂不會(huì)液化。 </p><p><b>　　6．結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　該場(chǎng)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(jiǎn)單快捷的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行液化判別后，得到該場(chǎng)址飽和砂土層不會(huì)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(zhǎng)，縮短

19、了施工工期，節(jié)約了施工費(fèi)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)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(yàn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　林在貫等.《巖土工程手冊(cè)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996. </p><p>　　常士驃等.《工程地質(zhì)手冊(cè)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994. </p><p