基于修正Seed判别法的吹填饱和砂土液化判别分析

李亚阁 邱明喜

(1.中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北 武汉 430400； 2.海工结构新材料及维护加固技术湖北省重点实验室，湖北 武汉 430400)

基于修正Seed判别法的吹填饱和砂土液化判别分析

李亚阁1，2邱明喜1，2

(1.中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北 武汉 430400； 2.海工结构新材料及维护加固技术湖北省重点实验室，湖北 武汉 430400)

根据美国标准ASTM1586及ASTM5778进行了SPT和CPT试验，采用修正的Seed判别法分别对所得到的SPT及CPT数据进行砂土液化评估判别分析，得到更为准确的结论，为抗震设计及地基处理提供了依据。

CPT试验，SPT试验，修正的Seed法，砂土液化

0 引言

在地震作用下，饱和砂土中孔隙水压力逐渐上升，部分或完全抵消土层骨架承担的有效应力，从而发生液化。地震液化现象往往造成地表喷砂冒水、地裂滑坡和地基不均匀沉降，危及构筑物的正常使用与安全。因此，饱和砂土或粉土的地震液化可能性判别工作，是场地稳定性评价的一个重要组成部分。国际上较多的采用Seed提出的简化法进行液化判别。

1 Seed简化法

Seed简化法属于试验—分析法[1]，也是最早提出的可判别具有水平地面自由场地液化的方法。实质是将砂土中由振动作用产生的剪应力与产生液化所需的剪应力(即在相应动力作用下砂土的抗剪强度)进行比较。

如果FS=CRR/CSR>1，则判别为不液化；如果FS<1，则判别为液化。许多影响液化的因素均得到适当考虑。

2 周期应力比(CSR)的评估

周期应力比是Seed和Idriss(1971)根据场地的地震基本设计参数计算的，目前H.B.Seed等提出的计算表达式被普遍接受。后来考虑了地震震级的影响，通过震级比例系数将CSR转换为震级Ms=7.5下的等效CSR7.5，即[1,2]：

对于常规和非关键项目，可以利用下面公式估算rd均值(Liao & Whiteman 1986)：

rd=1.000-0.007 65z,z≤9.15 m,

rd=1.174-0.026 7z,9.15

3 周期阻力(CRR)的评估

3.1 SPT方法评估周期阻力比(CRR)

地基土的周期阻力比可按照下式计算[1-3]：

1) 在光路中一直沿主轴传输的E1111和波列.这是光程倍增光纤陀螺的主波列，E1111传输路径和偏振态表示为∥→A(∥)→R(⊥)→B(⊥)→E(⊥)→D(⊥)→C(⊥)→R(∥)→B(∥)→E(∥)→F(∥)→∥，同理为∥→F(∥)→E(∥)→B(∥)→R(⊥)→C(⊥)→D(⊥)→E(⊥)→B(⊥)→R(∥)→A(∥)→∥，其相位差为零.

(N1)60CS=α+β(N1)60。

CRR7.5为循环阻力比；(N1)60CS为经细粒修正后的标准砂标贯击数；FC为细粒土含量(指粘粒和粉粒含量之和)；(N1)60为将现场实测值修正为上覆荷载为100kPa，能量传递效率为60%的标贯N值。

3.2CPT方法评估周期阻力比(CRR)

利用CPT计算周期阻力比CRR，一般采用下式(Robertson&Wridemethod,1998)[1]计算：

其中，(qc1N)CS为1个大气压条件下得到等效纯净砂归一化锥尖阻力。

(qc1N)CS=Kcqc1N。

锥尖贯入阻力的归一化：

根据下列两个公式对锥尖贯入阻力进行归一化：

qc1N=CQ(qc/Pa)；

浅层土中，由于上覆应力较小，造成CQ值较大，当CQ>1.7时，应予以剔除。

当Ic≤1.64时，Kc=1；

当Ic>1.64时，

Kc=-0.403Ic4+5.581Ic3-21.63Ic2+33.75Ic-17.88；

Ic=[(3.47-logQ)2+(1.22+logF)2]0.5；

Q=[(qc-σv0)/Pa](Pa/σv0)n；

F=[fs(qc-σv0)/Pa]×100%。

4 实例分析

本堆场工程位于南亚某国，整个场地区域通过抽砂吹填而成。属于地震中度活动区，设计地震震级M=6.5，动峰值加速度PGA=0.24g。原地面标高为0.0 m～+2.0 m间，吹填后地面标高为+6.0 m左右。地下水位在+2.0 m～+3.0 m间。

4.1 地质情况

根据地勘情况具体如下：层①：为中密砂～密砂，不包含或包含少量泥沙。SPT(标准贯入试验)中“N”值介于10～44之间。深度变化范围为El.+2.16 m～El.-0.14 m。层②：第②层大部分为十分疏松的砂岩～中密粉质细砂，SPT“N”值介于4～11之间的砂质粉土。该层深度变化范围为El.-0.84 m～El.-3.14 m。层③：第③层大部分为中密砂～密砂，在所有钻孔(BH号A1-08除外)都有体现。SPT“N”值介于14～43之间(BH号A1-06a El.-4.31 m得到的N值为58)。每个钻孔中，该层从地平面延伸至最大探测深度10.5 m(El.-4.28 m～El.-5.81 m)。BH号A1-08有中等密致砂质粉土，El.-2.76 m，并伴随有松散粉质砂土，El.-3.76 m，密致砂质粉土，El.-4.26 m，从地平面延伸至最大探测深度10.5 m。

4.2 现场测试

根据地勘SPT数据计算，砂土液化集中在层②。为验证根据地勘SPT试验点在层②所得到砂土液化情况的准确性，在3个地勘点钻孔位置旁1 m～2 m范围内进行3个CPT试验，CPT贯入深度超过层②底部。

采用简化的Seed法对地勘SPT试验数据及CPT试验数据进行分析、对比，得到周期相对应深度的周期阻力比(CRR)，并与周期应力比(CSR)对比得到安全系数FS。

表1 SPT液化判别计算(M=6.5,PGA=0.24g)

表2 CPT液化判别计算(M=6.5,PGA=0.24g)

4.3 SPT及CPT数据分析

根据表1及表2数据，利用简化Seed法对SPT及CPT数据进行分析，两组数据得到的孔BHAB-6，孔BHAB-8及孔BHAB-12 在层②(十分疏松的砂岩～中密粉质细砂)基本处于液化状态，且同一深度两组数据(SPT及CPT)得到的安全系数较为接近。

5 结语

运用简化的Seed法分别对地勘SPT试验数据及CPT试验数据进行分析，根据不同数据得到的砂土液化安全系数较为接近，层②处于砂土液化区域，需进行地基处理加固以消除地震液化危险，可采用振冲、强夯等方法对地基进行相应处理[4]。

[1] T. L.Youd, I.M. Idriss.Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils[J].Journal of Geotechnical and Geo-environmental Engineering,2001(10):297-313.

[2] 胡长友,刘 方,李 刚.港珠澳大桥隧道工程地震液化判别[J].水运工程,2013(7):57-61.

[3] 唐世栋,罗立疆,林华国.国内外砂土液化判别方法的比较[J].工程勘查,2007(4):4-6.

[4] 王 盼,焦绪学,曾子明.基于CPT评价振冲密实法提高砂土抗液化的效果[J].路基工程,2010(4):224-227.

Analysis of saturated sandy soil liquefaction potential evaluation based on modified Seed method

Li Yage1，2Qiu Mingxi1，2

(1.CCCCWuhanHarbourEngineeringDesignandResearchCo.,Ltd,Wuhan430400,China;2.HubeiKeyLaboratoryofAdvancedMaterials&ReinforcementTechnologyResearchforMarineEnvironmentStructures,Wuhan430400,China)

SPT and CPT tests were performed respectively according to USA codes ASTM1586 and ASTM5778, and then analysis the sandy soil seismic liquefaction with modified Seed method based on the SPT and CPT data, get a more accurate conclusion. Provide a basis for seismic design and ground improvement.

CPT test, SPT test, modified Seed method, sandy soil liquefaction

2015-01-04

李亚阁(1981- )，男，工程师； 邱明喜(1983- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)08-0099-02

TU441.4

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