砂土液化的判别有多种方法,其中以测定砂土密实度为标准的液化评价是工程地质勘察实践中常用的有效方法。该方法是从众多工程经验判定液化的方法中总结出来的,得到了广泛的实践检验。该方法中如何测定砂土的密实度是关键,主要分为室内分析测定和野外现场试验测定。由于砂土取样质量难以保证,造成室内分析测定结果不可靠,所以现场原位测定砂土密实度成为首选方法。野外现场测定砂土密实度的主要方法为标准贯入试验,该方法科学简单,便于操作实践,而且又可以避免采样的扰动,在工程地质钻探中广泛应用(不仅局限于砂土液化的判别),也是本次研究所采用的砂土液化判别基础试验。本次采用《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)规定液化判别方法:从不液化的判定、标贯试验液化判别、液化指数计算、液化等级判定四个方面进行液化判定。
(1)不液化的判定
饱和的砂土或者粉土(不含黄土),当符合下列条件之一时,可以初步判别为不液化或者可以不考虑液化的影响。
第一,地质时代为第四纪晚更新世(Qp 3)及其以前时,饱和类别是7度、8度时可以判别为不液化。
第二,粉土的黏粒(粒径小于0.005 mm的颗粒)含量百分率在7度、8度和9度分别不小于10、13和16时,可判别为不液化。
第三,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,可以不考虑液化影响。
式中:dw——地下水位(m),宜按照设计基准期内年平均最高水位采用,也可按照近几年最高水位采用;
du——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;
db——基础埋深深度(m),不超过两米按两米计算;
d0——液化土特征深度(m),见表5-1。
表5-1 液化土特征深度(m)
(2)标贯试验液化判别
目前砂土液化的判别多采用现场标准贯入试验法,依据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)相关规定:当建筑物地基在地表下20 m深度范围内,有饱和砂、粉土时,其实测标准贯入锤击数(未经杆长修正)N63.5值小于按下式算出的Ncr值时,即认为可液化,否则为不液化。
式中:N63.5——饱和土标准贯入锤击数实测值(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5-2采用;
β——调整系数,设计地震第一组取0.8,第二组取0.95,第三组取1.05;
ds——饱和土标准贯入点深度(m);
dw——地下水位深度(m),宜按建筑物使用期内年平均最高水位采用,也可按近几年最高水位采用;
ρc——黏粒含量百分率,当小于3或为砂土时,均采用3。(www.xing528.com)
土的相对密度、颗粒级配、透水性、结构强度等土质特性条件是造成饱和砂土液化的因素。在地震发生时,在包括振幅、持续时间频率及周期特性等地震作用力方面,地震作用可局部激化或衰减地基土强度,场地土与建筑物结构共同构成对地震波动影响力给予反馈的作用体系,因此,饱和砂土层的富水性与排水条件等对于砂土液化的评价也有很大影响,在砂土液化评价时应对上述诸因素进行综合分析。以标准贯入测试作为判定砂土液化的主要方法。
(3)液化指数计算
对于存在液化砂土层、粉土层的地基,应探明各液化层的深度和厚度,按下式计算每个钻孔的液化指数,并按表5-2(表内数值用于设计基本地震加速度为0.15 g和0.30 g的地区)综合划分地基的液化等级。
表5-2 N0标准贯入锤击数基准值
式中:IlE——液化指数;
n——在判别深度范围内每个钻孔标准贯入试验点的总数;
Ncri、Ni——分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值,当实测值大于临界值时应取临界值;当只需要判别15米范围内的液化时,15米以下的实测值可按临界值采用;
di——点所代表的土层厚度(m),可以采用与标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半,但上界不高于地下水位深度,下界不深于液化深度;
Wi——单位土层厚度的层位影响权函数值。当该层中点深度不大于5 m时应采用10,等于20 m时应采用零值,5~20 m时应按线性内插取值。
(4)液化等级判定
依据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001),对于液化等级与液化指数IlE的对应关系见表5-3所示,液化指数大于0且小于等于6为轻微液化,大于6且小于等于18为中等液化,大于等于18为严重液化。
表5-3 液化分级表
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