地震液化判别方法：基于剪切波速与临界值的实测判断。

8.7.4　地震液化的判别方法

地震液化是由多种内因（土的颗粒组成、密度、埋藏条件、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，而地震液化判别的方法基本上也都是经验方法，具有一定局限性和模糊性，因此，地震液化的判别宜选用多种方法进行综合判定。

1.H.B.Seed剪应力比判别法

美国学者H.B.Seed提出的剪应力比判别方法，是国内外较早使用的一种方法。其原理是根据某一深度液化土层的实际应力状态，计算出能够引起该土层液化的剪应力τ（实际上此剪应力就相当于该液化土层抵抗液化的抗剪强度），如果τ值小于据地震最大加速度求出的等效平均地震剪应力τ_a，则有可能液化。

根据H.B.Seed的研究，按下式计算τ_a:

式中:γ——液化土层的天然重度；

h——液化土层的埋深；

a_max——地震时最大地面加速度；

g——重力加速度；

ξ——折减系数，其值因土的性质而异，并随深度而变化，但在深度h＜12m的范围内可

采用表8-7中提供的数据。

表8-7　ξ的平均值

按下式计算τ:

式中:σ₀——某一深度处的有效覆盖压力；

σ_d/2——动三轴压缩试验所求得的应力比，即σ_a

最大动循环剪应力τ_max与初始围压σ_a之比（其中τ_max＝（σ₁-σ₃）/2＝σ_d/2，σ_d/2为施加的循环荷载）；

C_r——小于1的校正系数，用它来考虑室内动三轴压缩试验与地震现场应力状态之间的差别，它随土的相对密度而改变，可按图8-12选取。

有效覆盖压力σ₀的计算有三种情况:

①若计算点以上土层在地下水位以上，则σ₀＝；γZ

图8-12　C_r与相对密度D_r关系曲线图

(注)

②若计算点以上部分土层在地下水位以下，则σ₀＝γh＋γ′（Z-h）；

③若地下水位出露于地面，则σ₀＝γ′Z。式中:γ、γ′——分别为土的天然重度和浮重度；

h——地下水位埋深；

Z——计算点深度。

H.B.Seed的这种简化判别方法是从地震液化的机理出发，综合影响液化的一些主要因素，从力学计算角度来判别地震液化的可能性，有一定的理论和试验依据。但近年来国内外很多试验结果表明动应力比远不是一个稳定的参量，所以国外有学者发现，若以动剪变幅γ代替动应力比判别地震液化会更合理。

2.按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定判别

（1）初判条件。

当饱和砂土或饱和粉土（不含黄土）符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响。

①地质年代为第四纪晚更新世（Q₃）及其以前，抗震设防烈度为7度、8度时可判为不液化土；

②粉土的黏粒含量（系采用六偏磷酸钠作分散剂测定）百分率ρc（%），在抗震设防烈度为7度、8度和9度分别不小于10、13和16时，可判为不液化土；

③浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响:

式中:dw——地下水位深度（宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用），m；

d_u——上覆非液化土层厚度（计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除），m；

d_b——基础埋置深度（不超过2m时应采用2m），m；

d₀——液化土特征深度（可按表8-8查取），m。

表8-8　液化土特征深度表　单位:m

注:当区域的地下水位处于变动状态时，应按不利情况考虑。(www.xing528.com)

（2）进一步判别。

当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采取标准贯入试验判别法判别地面下20m范围内土的液化；对可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数N（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr（即，N≤Ncr）时，应判为液化土。

液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr按下式计算:

式中:N——饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）；

Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值；

N0——液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表8-9采用；

d_s——饱和土标准贯入点深度，m；

dw——地下水位埋深，m；

ρc——黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。

β——调整系数。设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05。

表8-9　液化判别标准贯入锤击数基准值N₀

3.其他判别方法

（1）静力触探试验方法。

原铁道部《铁路工程抗震设计规范》和《铁路工程地质原位测试规程》均采用静力触探试验方法进行地震液化判别。

当实测计算比贯入阻力p_s或实测计算锥尖阻力q_c小于液化比贯入阻力临界值p_scr或液化锥尖阻力临界值q_ccr时，应判别为液化土。饱和土静力触探液化比贯入阻力临界值p_scr或锥尖阻力临界值q_ccr分别按下列公式计算:

式中:p_scr、q_ccr——分别为饱和土静力触探液化比贯入阻力临界值及锥尖阻力临界值，MPa；

p_so、q_co——分别为地下水位深度d_w＝2m，上覆非液化土层厚度d_u＝2m时，饱和土液化

判别比贯入阻力基准值和液化判别锥尖阻力基准值（可按表8-10取值），MPa；

α_w——地下水位埋深修正系数，地面常年有水且与地下水有水力联系时，取1.13；

α_u——上覆非液化土层厚度修正系数，对深基础取1.0；

dw——地下水位埋深，m；

d_u——上覆非液化土层厚度（计算时应将淤泥和淤泥质土层厚度扣除），m；α_p——与静力触探摩阻比有关的土性修正系数，可按表8-11取值。

表8-10　比贯入阻力基准值p_so和锥尖阻力基准值q_co

表8-11　土性修正系数α_p值

（2）波速测试方法。

用剪切波速判别地面下15m范围内饱和砂土和粉土的地震液化，可用以下方法:

实测剪切波速值v_s大于临界剪切波速值v_scr时，可判为不液化。换言之，当实测剪切波速值v_s小于或等于临界剪切波速值v_scr（即，v_s≤v_scr）时，可判为液化。临界剪切波速值v_scr按下式计算:

表8-12　与设防烈度、土类有关的经验系数v_s0

式中:v_scr——饱和砂土或饱和粉土液化剪切波

速临界值，m/s；

v_s0——与设防烈度、土类有关的经验系数，按表8-12取值；

d_s——剪切波速测点深度，m；

d_w——地下水位埋深，m。