地基砂土液化判别方法探讨

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1、水利学报2010年9月SHUILIXUEBAO第41卷第9期文章编号：0559-9350（2010）09-1061-08地基砂土液化判别方法探讨杨玉生，刘小生，刘启旺，陈宁（中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京100048）摘要：本文以我国《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-2008）中的标准贯入锤击数液化判别法为基础，以该法进行应力修正的方法为依据，提出了采用附加应力等效埋深来考虑有限面积基础建筑物附加应力随深度扩散影响的液化判别新思路，以工程设计中参数取值常用平均值和小值平均值来考虑标贯击数和黏粒含量的离散性，同

2、时借用有限元网格离散求解思路确定砂层可能液化的区域。以宁朗水电站闸坝工程为例进行了案例分析，结果表明：在地震设防烈度VII度时，闸基下中细砂层近震时不发生液化，远震时在闸基4个角点下的局部小区域内发生液化。关键词：液化判别；标准贯入锤击数法；附加应力影响；离散性中图分类号：TU441文献标识码：A1研究背景1964年日本新泻地震和美国阿拉斯加地震发生了大量砂土液化而导致的严重震害，引起了工程［1］界的普遍重视。1971年Seed提出判别砂土液化的简化方法，随后国外众多研究者围绕该法开展了大量研究，使该法得到不断改进和完善，成为北美和

3、世界上许多地区进行砂性土液化判别的标准方［2-3］法。美国国家地震工程研究中心（NCEER）曾组织专家组全面总结了砂土液化判别的研究进展，R.［4-5］B.Seed等在土的地震液化的最新研究进展报告中，全面总结了砂土液化评价的研究进展。K.O.［6］Cetin等对国内外应用广泛的基于标准贯入试验的液化判别方法（包括确定性方法和基于可靠度理论的概率方法）进行了全面的总结，反映了该领域的技术水平。我国对液化可能性判别的研究几乎和国外同步进行，特别是根据历次震害调查获得的经验判别方法为我国多部抗震规范所采用。该方法主要以标贯击数N、剪切波

4、速VS和锥尖阻力qc等作为基本判据，建立了多个形式不一的液化判别式。［7］涉及经验法、概率法等多种方法，但这些方法的可靠性评价问题没有很好地解决。［8］建筑物基础对地基砂土液化的影响，很早就引起了人们的注意。一些研究者采用宏观研究、［9-18］模型试验（包括振动台模型试验和离心模型试验）和数值分析等研究方法，对建筑物基础影响下地基孔隙水压力分布和液化势分区进行了研究。相关的研究大都给出了较为一致的结论，即建筑物基础对基础下方孔隙水压力的发展起约束作用，基础边缘附近孔隙水压力最大；基础下方地基较难液化，基础边缘附近（尤其是基础角点附近

5、）区域为液化的敏感区。这些研究成果是评价考虑建筑物基础影响的砂土液化判别方法合理性的重要参考资料。在考虑建筑物基础影响的地基液化判别方法［19-20］方面，门福录等利用Seed简化分析法和锥体模型理论，提出了一种简化总应力分析方法，陈文［21-22］［23-24］化、景立平等进一步发展了这种方法；王健和陈文化通过将基础下方和基础边缘的地震剪应收稿日期：2009-02-20基金项目：国家自然科学基金委员会和二滩公司雅砻江联合基金项目（50639060）；水利部“948”项目（200929）作者简介：杨玉生（1980-），男，河南方城人

6、，博士生，主要从事土石坝与地基抗震研究。E-mail：yangysh@iwhr.com通讯作者：刘小生（1962-），男，江西信丰人，博士，教授级高级工程师，主要从事土动力学、土石坝与地基抗震理论和试验研究。E-mail：yangysh@iwhr.com—1061—力与自由场地的地震剪应力比较，从而修正自由场地的临界标贯击数，进而结合自由场地实测标贯击数对建筑物影响下的地基液化进行判别，该法与现有规范方法结合紧密，可操作性强；柯安（中［25］国台湾）对考虑建筑物影响的地基液化判别方法也进行了有益的探索。国内外有关液化判别的研究，呈现

7、出如下特点：（1）后期发生的地震现场实测资料不断丰富了原有资料库，促进了已有方法的验证、改进和完善；（2）土体抗液化强度的确定方法，由最初单一依靠室内试验确定，发展到依靠室内试验和多种原位测试方法确定（包括标准贯入试验、圆锥贯入试验、波速试验、重型贯入试验和扁铲侧胀试验等）；（3）由对自由的水平场地进行液化判别，发展到对倾斜的场地和建筑物基础影响下的地基进行液化判别，以及对土石坝坝体土体进行液化判别；（4）由确定性方法液化判别向可靠度概率液化判别发展；（5）随着计算机技术的发展，重要工程越来越多的倚重于反应分析法进行液化判别，并对可

8、能液化的地基（坝体）进行液化危害性分析。这些特点反映了土的液化评价方法从提出经不断改进而逐步完善的过程。但是，现有的经验液化判别方法基本上都是针对自由场地的，仅有少数研究者对考虑建筑物基础影响的液化判别方法进行了探索，所获得的研究成果