浅议饱和砂(粉)土的液化判别方法

程爱华，李涛

(济南市勘察测绘研究院，山东济南 250013)

浅议饱和砂(粉)土的液化判别方法

程爱华∗，李涛

(济南市勘察测绘研究院，山东济南 250013)

砂(粉)土液化是地震中经常发生的主要震害之一，砂(粉)土液化受到多种因素的影响，关于液化的判别方法，国内外有很多种，每种方法都有一定的适用范围。通过实际工程中的标准贯入试验、静力触探试验、剪切波速试验综合进行液化判别，以准确判断砂(粉)土是否液化。

砂(粉)土液化；液化判别；标准贯入试验；静力触探试验；剪切波速试验；综合判别

1 砂(粉)土液化形成机理及判别方法

所谓砂(粉)土液化，是指饱和砂土或粉土在地震力作用下，砂土或粉土在受到强烈振动后，土粒处于悬浮状态，致使土体失去强度而造成地基失效的现象[1]。

松散的砂(粉)土受到震动时有变得更紧密的趋势，但饱和砂(粉)土的孔隙全部为水填充，因此这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力的骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由砂(粉)粒通过其接触点所传递的压力(有效压力)减小，当有效压力完全消失时，砂(粉土)层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成像液体一样的状态，即通常所说的砂(粉)土液化现象[2]。

砂(粉)土液化的影响因素归纳为三大类:一类是土的类型和性质；一类是饱水砂(粉)土的埋藏条件；另一类是地震的强度和历时。松散饱水的细砂土和粉土容易液化；饱水砂(粉)土埋藏愈浅、砂(粉土)层愈厚，则液化的可能性愈大。当饱水砂(粉土)层埋深在10 m～15 m以下时就难于液化了。地震愈强、历时愈长，则愈容易引起(粉)砂土液化，而且波及范围愈广，破坏愈严重[3，4]。

关于液化的判别方法，国内外有很多种，砂(粉)土液化受到多种因素的影响，所以每种方法都有一定的适用范围。常用的判别方法有经验法、动剪应力对比法、其他方法[3]。

经验法是根据过去地震的实测资料，将液化土层的反应与原位测试指标之间建立相关的经验公式，或者将其资料类推到新的情况下进行判别。工程中常用的判别砂(粉)土液化的方法有如下几种:标准贯入击数法(我国抗震规范判别法)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)；现场剪切波速法；静力触探法；经验指标判别法等。

2 结合工程实例对饱和砂土进行液化判别

(1)工程概况:滨州市时间·瑄嘉名都住宅小区位于黄河十路与黄河十一路之间、渤海七路两侧，为一综合性的现代居住小区，包括12栋12层的小高层住宅楼和29栋6层住宅楼以及沿街商铺、会馆，占地面积286亩。

(2)地形地貌及地下水:拟建场区第四系地貌单元属黄河下游的鲁北黄泛冲积平原。场地地势较低，场地内由于房屋拆迁，堆积了大量的建筑垃圾，场地西南侧及东北侧为水塘，存有大量的地表水。

勘区地下水为第四系孔隙潜水，水位随季节不同变化幅度较大，一般静止水位埋深为0.20m～1.60m。

(3)岩土层及其物理力学性质:场地内地层主要由第四系河流相冲积成因的粉土、砂土粘性土组成，其地层结构、土的主要物理力学性质、地基承载力特征值如表1所示。

场地土层状态及物理力学指标 表1

续表1

(4)饱和砂土和饱和粉土的液化判别

依据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010，滨州市抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度值为0.10 g，地震分组为第二组。需对饱和砂土、粉土进行地震液化判别。

第一步:初步判别

依据《建筑抗震设计规范》第4.3.3条，对建筑场地内的饱和砂土或粉土进行初步判别。

建筑场地20 m以上共存在5层粉土、3层粉砂，其粘粒含量分别如表2所示。

场地土层粘粒含量表 表2

初步判定第⑥1、⑦、⑨1、⑩、○111层饱和粉(砂)土为非液化土层，而第②、④层饱和粉土及第⑤层饱和粉砂需进一步判别。

第二步:进一步判别

本文将采用三种方法对第②、④、⑤层饱和粉(砂)土进行进一步液化判别:

第一种，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第4.3.4条的规定，按下列公式计算标准贯入锤击数临界值:

第二种，根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001 (2009版)条文说明中静力触探液化判别法，按下列公式计算锥尖阻力临界值:

第三种:与标准贯入锤击数相比，剪切波速是一个具有更明确的力学意义的指标。在建筑场地类别评价中，剪切波速就是一个必要的指标。因此，以剪切波速为指标判别液化并不增加现场试验工作。

根据刘颖[5]建议的判别式，计算剪切波速临界值:

对各标准贯入试验液化判别孔进行逐点判别，判别结果如表3所示。

标准贯入试验判别结果 表3

对各静力触探试验孔进行双桥探头静力触探试验判别法判别，结果如表4所示。

静力触探试验判别结果 表4

对各剪切波速测试孔进行剪切波速判别法液化判别，结果如表5所示。

剪切波速判别结果 表5

最后，把标准贯入击数法、静力触探法、现场剪切波速法三种液化判别方法判别结果汇总如表6所示。

综合判别结果表 表6

通过采用标准贯入击数法，静力触探法，现场剪切波速法综合判别第②、④层饱和粉土液化，第⑤层饱和粉砂不液化。

3 结 语

地震液化是由多种内因(土的颗粒组成、密度、埋深条件、地下水位、沉积环境和地质历史等)和外因(地震动强度、频谱特征和持续时间等)综合作用的结果。目前各种判别液化的方法都是经验方法，都有一定的局限性和模糊性，都有自身的优缺点。如标准贯入试验本身的试验方法就不够标准，其方法的影响因素较多(地层厚度划分的准确性、标贯试验操作的规范性、钻杆长度的准确性、试验点黏粒含量的取值是取本层的平均值还是取本点次的个值等)，因此标贯试验击数的离散性较大，但液化判别公式(抗震规范公式)是在多次地震实测基础上建立起来的经验公式，因此标准贯入击数法判别还是最基本的方法。但其他规范都列出了用静力触探、剪切波速试验判别液化的经验公式，这些测试比较标准稳定，但是这两种方法使用还不是太普遍。

从以上工程实例也可以看到，仅仅采用一种液化判别方法，不能全面反映工程场地地震液化的全部因素影响，存在一定的单一性和局限性，因此对液化场地进行现场勘察时，应采用多种勘探方法，液化判别过程中重点强调“综合判别”。

[1] 田梅青，巩艳.地震砂土液化机理及其判别方法研究综述[J].山西建筑，2012，38(15).

[2] 杨纬卿.多等级液化点场地综合评价方法研究[J].科协论坛，2009(1).

[3] 张顺斌，李海波，余波.砂土地震液化及其工程影响[J].中国水运，2010，10(1).

[4] 苗旺，黄应超.砂土液化研究综述[J].科协论坛，2010(1).

[5] 陈国兴，张克绪.以剪切波速为指标的液化判别方法及其适用性[J].哈尔滨建筑大学学报，1996，29(1).

哈尔滨市勘察测绘研究院获第七届东北三省城市勘测杯篮球联赛冠军

(本刊讯)2013年7月19日，由哈尔滨市勘察测绘研究院主办的“第七届东北三省城市勘测杯篮球联赛”在沈阳市理工大学体育馆拉开了帷幕。

本届篮球联赛由东北三省四市城市勘测院的四支篮球队参赛。各院领导对本届比赛高度重视，亲自带队，选派球技精湛的队员参赛，希望通过篮球比赛，展现出各院的精神风貌。

篮球赛采取两个场地同时比赛的方式，按照详细的比赛规则，在热烈的气氛中进行。参赛队员文明竞技，默契配合，顽强拼搏，不仅赛出了水平，更赛出了团结向上，拼搏进取的风格。每节比赛结束后各院篮球拉拉队登场进行了精彩的表演，伴随着她们舞动的脚步，赛场观众的呐喊助威声此起彼伏，气氛十分活跃。在比赛之余，各院还共同奉献了一台精彩的联欢晚会，演出异彩纷呈，充分展现了勘测职工的风采，增进了彼此之间的感情，加深了友谊。

经过三天较量，哈尔滨市勘察测绘研究院勇夺冠军，沈阳市勘察测绘研究院和长春市测绘院分别获得亚军和季军，大连市勘测院有限责任公司荣获道德风尚奖。

(哈尔滨市勘察测绘研究院张忠颖供稿)

Discussion on Liquefaction Evaluation M ethod of Saturated Sand(silt)

Cheng Aihua，Li Tao
(Jinan Geotechnical Investigation and Surveying Institute，Jinan 250013，China)

Sand(silt)liquefaction which is the one of the usual happened main earth damage can be effected by many factors.There are severalways around the world to distinguish liquefaction，but each of them has certain scope of application.Through comprehensive discrimination of liquefaction with standard penetration test，static sounding test and shear wave velocity test in the practical project，we can accurately judge whether sand(silt)liquefy or not.

sand(silt)liquefaction；liquefaction discrimination；standard penetration test(SPT)；static sounding test；shear wave velocity test；comprehensive discrimination

1672-8262(2013)04-164-03

TI441

B

2013—05—09

程爱华(1970—)，女，高级工程师，注册土木(岩土)工程师，一级注册建造师，主要从事岩土工程技术管理工作。