【正文】 飽和砂層，其孔隙全部為自由水所充滿時(shí)，受振動(dòng)力往復(fù)剪切作用，使砂土顆粒骨架結(jié)構(gòu)瞬間發(fā)生破壞，導(dǎo)致孔隙水壓力急驟上升，砂土抗剪強(qiáng)度消失，從固體狀態(tài)變化為粘滯液體狀態(tài)的現(xiàn)象，稱之為 “ 液化 ” 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 一、砂土振動(dòng)液化 Hohai University 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 1）土的強(qiáng)度降低 根據(jù)太沙基有效應(yīng)力原理可知 —— 孔隙水壓力上升，土粒間有效應(yīng)力下降，顆粒處于懸浮狀態(tài)，因而喪失承載能力； 2）地基產(chǎn)生附加沉降 飽水砂土在振動(dòng)荷載作用下孔隙度減小，密度增加產(chǎn)生壓縮，從而使地基產(chǎn)生沉降或不均勻沉降； 3）大面積噴水冒砂 由于振動(dòng)荷載的反復(fù)剪切作用，砂土中的孔隙水壓力急劇上升，從而帶走一部分砂粒噴出地表，造成地下塌空，發(fā)生底面塌陷。 主要影響 Hohai University 日本新瀉 1964年地震引起大面積液化 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 砂土振動(dòng)液化問題 Hohai University 日本阪神地震引起的路面塌陷 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 砂土振動(dòng)液化問題 Hohai University 由于液化引起的河道破壞 — 日本神戶 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 Hohai University 砂土振動(dòng)液化的機(jī)理 松散的砂土顆粒主要依賴于粒間摩擦力承受外力和維持本身的穩(wěn)定，摩擦力又取決于法向應(yīng)力 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 ??? tg??u?? 39。?? ? ?? ? ??? tguu ???? 0 根據(jù)太沙基有效應(yīng)力原理 上式說(shuō)明： 振動(dòng)時(shí)，由于振動(dòng)力的反復(fù)剪切作用，砂粒間的相對(duì)位置發(fā)生變化，使砂土趨于密實(shí)狀態(tài)。在砂土變密實(shí)的過程中，水必向外排出。當(dāng)飽和砂土中孔隙水壓力達(dá)到振動(dòng)前的有效應(yīng)力值時(shí)，砂土即為液化土。 隨著孔隙水的不斷排出，顆粒之間的有效應(yīng)力逐漸增大，顆粒又重新接觸并開始傳遞應(yīng)力，組成新的骨架，砂土達(dá)新的平衡狀態(tài)。此時(shí)，砂土被壓縮。 可得： Hohai University 影響砂土液化的主要因素 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 ① 土層條件 1）相對(duì)密度（ Dr、 e）： 影響土的強(qiáng)度； 2）顆粒特征：影響 e 、△ e， 平均粒徑（ D50， 越細(xì)越容易， D50= ）、不均勻系數(shù)（ Cu， 越小越容易，粘粒含量越高越不容易）、形狀（圓的比棱角的容易）等； 3）透水性：影響超靜孔隙水壓力的消散，滲透系數(shù)（ K越低越容易）； 4）土層厚度及結(jié)構(gòu)：影響排水條件，上部為粘性土的雙層結(jié)構(gòu)最容易； 5）形成年代：越新越容易， Q3及以前的不會(huì)發(fā)生液化； 6）結(jié)構(gòu)性：擾動(dòng)的比膠結(jié)的容易發(fā)生液化； 7）壓密狀態(tài)： OCR。 Hohai University 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 ② 地震作用強(qiáng)度 1）振動(dòng)幅度：影響振動(dòng)增密， a、 V或位移； 2）振動(dòng)歷時(shí)：影響影響超靜孔隙水壓力的積累； 3）頻率或周期特性：影響共振或類共振 . ③環(huán)境條件 1）富水性和排水條件； 2）埋深及分布狀態(tài)： ?影響有效應(yīng)力和滲透性，巖土工程勘察規(guī)范：＜ 15m， 水電、公路橋梁規(guī)范：＜ 20m； 3） 地基與基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的相互作用：局部應(yīng)力集中與耦合； 4）場(chǎng)地地貌與地形條件：影響局部地面運(yùn)動(dòng)（局部激化或衰減） . Hohai University 砂土液化的判別 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 液化勢(shì) （一個(gè)場(chǎng)地與地基在某個(gè)烈度的地震影響下是否發(fā)生液化的潛在可能性。） 的初判條件 1）土層年代為 Q3 （ 第四紀(jì)晚更新世 ）及其以前的，可判為不液化土； 2）粉土的粘粒含量百分比 Ρc（ %） ≮ 10（ 7度區(qū)）、 ≮ 13（ 8度區(qū)）、 ≮ 16（ 9度區(qū)）時(shí)，可判為不液化土（水電工程分別為 1 120）； 3）采用天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚度（ du/m， 應(yīng)將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除）和地下水位深度（ dw/m， 年最高水位）滿足下列條件之一時(shí)，可不考慮液化的影響： du ＞ d0 +db－ 2 dw ＞ d0+ db － 3 du +dw ＞ +2db－ db— 基礎(chǔ)埋深（ m），＜ 2m時(shí)，取 2m ； d0 — 液化土特征深度（ m）： 烈度 7 8 9 粉土 6 7 8 砂土 7 8 9 Hohai University 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 液化勢(shì)的復(fù)判條件 ? 應(yīng)采用室內(nèi)試驗(yàn)、力學(xué)計(jì)算和原位測(cè)試相結(jié)合的方法 ? 當(dāng)初判為可能液化或需要考慮液化影響時(shí)進(jìn)行。 1）用標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) （普遍采用）： ?當(dāng)實(shí)測(cè)的 ＜ Ncr時(shí)，判為可液化土，否則為不液化（僅適用于地面以下 15m深度范圍內(nèi)）。 ?，但應(yīng)確?？椎撞粩_動(dòng)、不涌砂，單幢建筑，試驗(yàn)孔 ≮ 3個(gè)，標(biāo)貫點(diǎn)間距 1~； ? ?? ?cwscrddNN ? ???其中： N0標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊基準(zhǔn)數(shù) 烈度 7 8 9 近震 6 10 16 遠(yuǎn)震 8 12 18 Hohai University 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 2） 用靜力觸探指標(biāo)判別（巖土工程勘察規(guī)范 GB500212022 ， 僅適用于地面以下 15m深度范圍內(nèi) ） ? 當(dāng)實(shí)測(cè)計(jì)算比貫入阻力 pso＜ pscr， 或?qū)崪y(cè)計(jì)算錐尖阻力 qco＜ qccr時(shí)，應(yīng)判別為液化土。 pso、 qco分別為地下水位 dw=2m， 上覆非液化土層厚度du= 2m時(shí)，飽和土液化判別比貫入阻力基準(zhǔn)值和液化判別錐尖阻力基準(zhǔn)值（ MPa）， ?pso、 qco可按下表取值： 抗震設(shè)防烈度 7度 8度 9度 pso （ MPa） ~ ~ ~ qco （ MPa） ~ ~ ~ Hohai University 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 pscr 、 qccr分別為 飽和土靜力觸探液化比貫入阻力臨界值和錐尖阻力臨界值（ MPa）： pscr = pso awauap ， qccr= qco awauap aw=(dw2) ， au=（ du 2） ?aw為地下水影響系數(shù)； ?au為上覆非液化土層影響系數(shù)； ?dw為地下水位埋深（ m） ,按建筑使用期年平均最高水位采用； ?du為上覆非液化土層厚度（ m）， 計(jì)算時(shí)宜將淤泥和淤泥質(zhì)土厚度扣除； ? ap為土性綜合影響系數(shù)： 土 類 砂 土 粉 土 塑性指數(shù) IP≤3 3 ＜ IP ≤7 7 ＜ IP ≤10 ap Hohai University 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 3） 用實(shí)測(cè)的剪切波速判別（巖土工程勘察規(guī)范 GB500212022 ，僅適用于地面以下 15m深度范圍內(nèi) ） ? 當(dāng)實(shí)測(cè) Vs＞ Vscr時(shí)，判別為不液化土或不考慮液化影響。 ? Vscr為飽和土 Vs臨界值（ m/s）： 砂土： Vscr=kc（ ） 1/2 粉土： Vscr=kc（ ） 1/2 ds為測(cè)點(diǎn)的深度（ m）； kc為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)： 抗震設(shè)防烈度 7度 8度 9度 砂 土 92 130 184 粉 土 42 60 84 Hohai University 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 4） 基于室內(nèi)試驗(yàn)的計(jì)算對(duì)比經(jīng)驗(yàn)判別方法（自學(xué)） 凡是判別為可液化的土層，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定確定液化指數(shù)和液化等級(jí)。 液化指數(shù) ?Ni為第 i點(diǎn)的實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)； ?Ncri為相應(yīng)于 i測(cè)點(diǎn)的臨界標(biāo)貫擊數(shù)； ?di為 i測(cè)點(diǎn)所代表的土層厚度（ m）； ?n為每個(gè)孔內(nèi) 15m深度范圍內(nèi)的標(biāo)貫點(diǎn)數(shù)； ?ωi為 i土層考慮單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)（ m1）： 當(dāng)該層中點(diǎn)深度 ≯ 5m時(shí)， ωi=10； 中點(diǎn)深度 =15m時(shí)， ωi=0； 中點(diǎn)深度為 5~15m時(shí)，按線形內(nèi)插取值。 5） 液化指數(shù)和液化等級(jí)的確定 iini cr iiLE dNNI ?)1(1????Hohai University 等級(jí) ILE 地面噴水冒砂情況 當(dāng)建筑物危害程度的描述 輕微 0~5 地面無(wú)噴水冒砂，或僅在洼地、河邊有零星點(diǎn) 危害性小，一般不引起明顯震害 中等 5~15 可能性大，從輕微到嚴(yán)重均有，多數(shù)為中等 危害性較大，可造成和開裂 嚴(yán)重 ＞ 15 一般都很嚴(yán)重，地面變形很明顯 危害性大，不均勻沉降＞20cm， 高聳結(jié)構(gòu)可嚴(yán)重傾斜 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 砂土振動(dòng)液化問題 液化等級(jí) ? 據(jù) ILE確定： Hohai University 抗液化的工程措施 167。 砂土振動(dòng)液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 對(duì)于液化地基，要根據(jù)建筑物的重要性、地基液化等級(jí)的大小，針對(duì)不同情況采取不同層次的措施 （ 1）全部消除地基液化沉陷的措施 ? 四點(diǎn) （ 2）部分消除地基液化沉陷的措施 ? 四點(diǎn)