砂土地震液化工程地质特性研究(徐德敏).ppt

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1、砂土地震液化工程地质特征研究——以硬梁包水电工程为例汇报人：徐德敏中国水电顾问集团成都勘测设计研究院2012.9.23汇报提纲1、砂土地震液化2、液化判别及处理措施3、工程实例分析4、结论与展望砂土液化是指物质由固体状态转变为液体状态的行为和过程，是孔隙压力增大、有效应力减小的结果。当孔隙水压力等于总压力时，有效应力变为零时，砂土就“完全液化”。砂土液化带来的主要工程地质问题是土体的抗剪强度不断降低甚至丧失，所造成的工程危害主要有地面下沉、地表塌陷、地基土承载力丧失及地面流滑。砂土液化基本含义在低烈度6度区内出现显著液化及其导致的震害现象；深层土的液化，液化时喷水高度10m以上，勘

2、察结果表明此次地震20m处液化真实存在；砂砾层液化，通过液化喷砂量和喷水时间以及工程地质资料的综合分析，推断此次地震中砂砾层液化应占很大比重。汶川8.0级大地震中具有与以往不同的3个突出特征：西南地区河谷下切速度快，地壳抬升强烈，河床覆盖层分布广泛，地震烈度高，在覆盖层上建坝较为普遍。要保证坝体绝对安全，就要求更加深入研究坝基覆盖层在地震动条件下的力学特性。孔隙水压力有个发展过程，随着孔压的发展，土的强度降低，地基的失效不一定要等到抗剪强度为零完全液化时才发生。只要导致土体的有效应力降低，对土体的工程地质特征产生了影响，都应该定为液化的标志，因此研究范围应包括砂卵砾石土、砂砾石土、

3、粘性土，液化影响深度远超过20m。广义的液化研究砂土液化影响因素土性条件，这是产生液化的内在条件，是本质的、内在的东西；地震作用即动荷条件，是液化产生的外因；埋藏条件,即地质环境条件。研究地震液化的产生机理，液化变形的基本规律及物理机制；研究液化产生的可能性与后果(失稳或变形)，提出相应的评价方法及应对措施。当液化引起的变形足以危害结构物安全或正常使用时才造成危害，液化问题研究的核心不是强度，而是变形发展过程。液化的研究方法我国对液化问题的研究开始于20世纪50年代末，但是比较广泛而深入地研究还是源于20世纪六七十年代国内相继发生的几次破坏性大地震。随着高地震烈度区深厚覆盖层建坝的

4、工程要求，液化问题研究的重要性显得越来越突出。液化研究的重要意义汇报提纲1、砂土地震液化2、液化判别及处理措施3、工程实例分析4、结论与展望埋深20m内液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：式中：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；ds——饱和土标准贯入点深度(m)；dw——地下水位(m)；ρc——粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3；β——调整系数。埋深>20m砂土液化临界值计算公式：标贯法标准贯入试验精度受钻探的成孔质量，泥浆的稠度，贯入的操作方法的影响，不适用于含砾的砂土层，这种用统计学的方法建立起来的经验公式判别法，不能

5、反映以下3点：1、地震强度对液化的确切影响；2、地震持续时间对砂土层液化的影响；3、上覆土层特性对产生液化的影响。标贯法的不足静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。因试验人为干扰因素少，巳越来越多地被人们重视和采用。当贯入阻力小于下式计算结果为液化土，一般适用于埋深15深度范围内。Ps=Pso[1一0.065(dw一2)](1—0.05(du一2)]式中：Ps：饱和砂土液化临界贯入阻力(MPa)；dw：地下水位深度(m)；du：上覆非液化土层厚度(m)；Pso：当dw=2m，du=2m时，饱和砂土的液化临界贯入阻力(MPa)静力触探法无法定量区分土性，需借

6、助颗分试验来确定试验段土性和粘粒含量，易造成判别误差和失误；探头锥尖后部及摩擦套筒两端作用有水压力，会影响锥尖阻力和侧壁摩阻力，实测值不能代表土的真正阻力，不同的土类中，锥尖阻力的影响程度会有很大不同；很难判断地震过程中液化将要扩大的程度；在选取实测值时，该方法一般采用经验系数，受人为因素影响较大。静力触探法的不足无法定量区分土性，需要借助土工试验的颗分试验来确定试验段的土性；未考虑粉土的粘粒含量；未考虑上覆地层的岩性和厚度。静力触探法的不足剪切波速实测数值一般采用跨孔速度测试得到，不同的规范有不同的判定标准，根据《水力发电工程地质勘察规范》，当土层的实测剪切波速度Vs大于上限剪切

7、波速度Vst时，可判为不液化。Vst=291（KH•Z•γd）1/2式中：KH：地面最大地震加速度系数，7度、8度、9度条件下分别为0.1、0.2、0.4；Z：土层深度(m)；rd：深度折减系数。剪切波速法西特提出了将砂土的动抗剪强度与地震引起的剪应力进行比较来评价砂土液化的可能性。这个方法的基本论点是，饱和土的抗液化能力不是取决于剪应力的大小，而是取决于水平剪应力与上覆有效应力之比。当现场抗液化剪应力与地震引起等效剪应力之比小于1时，认为是可能液化土。西特简化法使用