建筑抗震设计问题8：液化判别和处理

【规范规定】

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）

4.3.1 饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和地基处理，6度时，一般情况下可不进行判别和处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理，7～9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别和处理。

4.3.2 地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。

注：本条饱和土液化判别要求不含黄土、粉质黏土。

4.3.3 饱和的砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响。

1 地质年代为第四纪晚更新世（Q₃）及其以前时，7、8度时可判为不液化。

2 粉土的黏粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10、13和16时，可判为不液化土。

注：用于液化判别的黏粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定，采用其他方法时应按有关规定换算。

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。

d_u＞d₀+d_b-2 （4.3.3-1）

d_w＞d₀+d_b-3 （4.3.3-2）

d_u+d_w＞1.5d₀+2d_b-4.5 （4.3.3-3）

式中 d_w——地下水位深度（m），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；

d_u——上覆盖非液化土层厚度（m），计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除；(www.xing528.com)

d_b——基础埋置深度（m），不超过2m时应采用2m；

d₀——液化土特征深度（m），可按表4.3.3采用。

表4.3.3 液化土特征深度 （单位：m）

注：当区域的地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。

【解析】

由饱和松散的砂土或粉土颗粒所组成的土层，在强烈地震作用下，土颗粒局部或全部处于悬浮状态，土体的抗剪强度等于零，形成了“液体”的现象，称为地基土的液化。液化机理为：地震时，饱和的砂土或粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移，使颗粒结构更加密实（图2-3a），颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压，则孔隙水压力急剧增加。当孔隙水压力增加到接近或者相等于剪切面上的法向压应力时，砂土或粉土受到的有效压应力趋于零，从而土颗粒上浮形成“液化”现象（图2-3b）。

根据液化的喷出物及地基土层资料分析，通常认为，饱和的松散粉细砂，当埋藏不深时最容易液化。我国近期地震，特别是1976年唐山地震的震害调查，发现粉土也可以产生液化。在唐山地震发生时，离震中东南沿海地区曾发生过砂土液化现象，其中较为典型的现象是：冒水喷砂高达2～3m，喷出的水流砂可冲走家具等物品，淹盖农田及沟渠；房屋产生不均匀下沉，还有个别的地下结构或半地下结构物上浮。

图2-3 土的液化示意图

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第4.3.1条规定主要是依据液化场地的震害调查结果。许多资料表明在6度区液化对房屋结构所造成的震害是比较轻的，所以本条规定除对液化沉陷敏感的乙类建筑外，6度区的一般建筑可以不考虑液化影响。当然，6度的甲类建筑的液化问题也需要进行专门研究。

有关黄土的液化可能性及其危害在我国的历史地震中虽不乏报导，但缺乏比较详细的评价资料，在20世纪50年代以来的多次地震中，黄土液化现象很少见到，对于黄土的液化判别尚缺乏经验，但值得重视。近年来的国内外震害及研究还表明，砾石在一定条件下也会发生液化，但是由于黄土与砾石液化研究资料还不够充分，暂不列入规范之中，有待进一步研究。

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第4.3.2条是有关液化判别和处理的强制性条文。

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第4.3.3条～第4.3.12条较全面地规定了减少地基液化危害的对策：首先，液化判别的范围为除6度设防外存在饱和砂土和饱和粉土的土层；其次，一旦属于液化土，应确定地基的液化等级；最后，按照液化等级和建筑抗震设防分类，选择适当的处理措施，包括地基处理和对上部结构采取加强整体性的相应措施等。