砂土液化判别存在问题的讨论.pdf

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1、2013年2月■村萄豢商勘察与测绘【文章编号】1673-0038(2013106-0163_02砂土液化判别存在问题的讨论沈家仁耿成珍(十四冶建设云南勘察设计有限公司)摘要：本文通过对砂土液化形成机理的分析，明确了砂土液化的形成原因。同时对几种砂土液化的判别方法进行了分析和研究。并对各行业抗震规范中关于砂土液化判别结果的差异进行了分析，为相应工程项目砂土液化的处理和实践提供了计算和理论依据，同时也提出了将液化判别的不确定性因素与对相应建筑工程项目影响的可靠性分析引入砂土地震液化判别方法中来的思路。关键词：砂土液化；判别方法；问题1引言砂土液化是在地震以及动荷载等形式的作用之下，饱和粉土和砂土

2、由于受到了强烈的振动而在很大程度上丧失了抗剪强度，从而导致砂粒处于悬浮状态，引起地基失效的一种作用或者现象。砂土液化是地震所引发的地面破坏效应，是一种破坏性十分强大的区域性的地质灾害，由此对砂土液化的准确合理判断对于交通线路的设置以及城市的整体规划和建筑场地的选择，包括砂土液化区域中的相关建筑场地的选择都具有十分重要的现实意义。2砂土液化机理研究2．1流滑流滑是在单向或者循环剪切力的作用之下，相应土体积将持续压缩，同时土体当中的孔隙水压力还将持续上升，从而导致土体的抗剪强度迅速下降，最终形成无限制流动大变形。相关学者所提出的临界孔隙比以及流动结构都与砂土液化的流滑概念相关。通过研究饱和饱和松

3、砂在静荷载调价下所发生的流滑条件，由此提出了饱和砂土在动静荷载的作用之下将引发液化的应力条件，同时随着理论的发展将其引入到具有水平动剪应力和动正应力差共同存在的复杂应力状况之下。2．2循环活动循环活动性是在循环剪切过程当中，在土体的剪胀和剪缩的交互作用之下而引发的孔隙水压力上升而导致的间歇性砂土液化以及有限制的流动现象，该种循环活动多发生在中密和较密饱和无粘性土当中。相关人员在对饱和密砂固结不排水三轴试验当中，证明了间歇性循环活动现象。实际的研究还说明，对于较密实饱和砂土，适当的状况下，也将产生“初始液化”，同时还将出现有限度流动。在研究过程中，还提出了初始液化过程中循环剪应力的比值与循环次

4、数之间的关系，随后在饱和砂土振动液化的判别当中被广泛应用。同时还建立了相对密度、静力触探试验、标准贯人试验、地震震级之问的经验关系。但应注意的是，循环活动性并不会在饱和松砂中产生。2．3砂沸砂沸现象将发生在一个饱和砂沉积体中孑L隙水压力由于地下水位的上升而上升甚至超过其上覆盖的有效压力之时，相应的饱和砂沉积体将产生上浮或者“沸腾”现象，并且完全不具备承载能力。该过程与砂体的密实程度以及体积的应变并无关系，而是与水头压力而引发的砂土液化。液化机理之间虽有所区别，但也相互联系，在实际的液化研究过程中应从总体考虑，相关的研究表明，土体的破坏性是渐进发生的，也就是土体内部的局部区域在产生液化之时，抗

5、剪的强度将迅速下降，由此应力作用还将重新分布，而后附近区域也将随之液化，最终将导致建筑物形式的破坏。3砂土液化判别研究3．1Seed简化分析法Seed简化分析方法是自由场地的液化判别的方法，也是当前被广泛应用且普遍接受的方法。通过对Seed简化分析方法进行持续的改善，提出了更为完善而典型的Seed简化分析方法，根据该方法，砂土液化的判别步骤如下所示：(1)应计算出地震运动在土层中所引发的等循环应力的比值，公式如下：CSR=0．65垒!娑rag盯’10上述公式中：Q～为由于地震所引发的水平地面的运动峰值；g为重力加速度；盯。为竖向上的总体上覆盖力；盯’。为竖向上的有效的上覆盖力；而rd为折减系

6、数。(2)应计算出砂土的抗液化强度(CRR)：cRR-雨‰+訾+画丽50一斋上述公式中：(N．)60是通过将实际测量的标准贯入击数修正到当有效上覆压力值约为100kPa，落锤能量比值为60％的修正标准贯入击数。上述公式是以标准贯入击数以及剪切波速所表示的砂土抗液化强度。咪阽0‘022‘斋弘+2’8‘吉一奇’公式中的v。+是土层可能产生液化的上界极限值，v。。则为土层实际测量的剪切波速，是将上覆压力设定大约为100kPa之时的修正剪切波速位。(3)通过对上述公式中两个剪应力强度的数值大小进行比较，·163·勘察与测绘■瓤国蒜强2013年2月而后分析出砂土是否发生了液化作用，而对于不规则的随机循

7、环剪应力，可将不规则的剪应力转换为等价的规则的循环剪应力而后进行比较。Seed砂土液化的分析方法较为简单，在多方面应用较为广泛，然而其对于CSR的计算较为粗略，同时也并未考虑到孔隙压力的发展水平。并且该方法判别结果的准确性与试验结果的准确性密切相关。3．2概率统计法通过在砂土液化判别中引人概率统计法，通过用累积疲劳规律表示了剪应力的循环累积效益对自由平坦场地的液化优势进行判别，从而有效避免了在确定性分析过程中