饱和砂土液化判别方法中问题初探.docx

饱和砂土液化判别方法中问题初探摘要：本文对国内外饱和砂土地震液化方法进行了简单介绍重点介绍广泛使用的砂土液化判别方法及其优缺点并介绍目前砂土液化新方法研究动态及其方向。关键词：饱和砂土；地震液化；液化机理；剪切波速地震砂土液化是个实际工程问题一旦发生液化会产生一系列地面及地下破坏效应因此在工程勘察中一般对地震烈度Ⅶ度以上及一定埋深以内的饱和粉细砂土层都要进行液化判别。就判别方法而言比较成熟已被列入国内外各种规范的也有十几种。虽然在工程勘察中按照有关规范所要求的方法对砂土层进行液化判别但其效果如何却很少被注意原因是这项工作不易被验证只有当一个地区发生足够大的地震后这地区以前有关砂土液化判别的资料才有可能被验证。本文就现行现行规范中所列的几种有代表性判别方法进行了讨论。1.饱和砂土液化机理及其影响因素1.1砂土液化概念液化一词定义较多但不存在原则上分歧。1978年美国土木工程师协会岩土工程分会土动力学委员会对液化一词定义为将任何物质转变为液态的作用或过程；美国Seed对土液化的概念性解释为峰值循环孔隙水压力比（峰值循环孔隙水压力与初始有效约束压力之比）到达100%初始液化；汪闻韶给无粘性土液化定义是物质从固体状态转化为液体状态的行为和过程。土体液化主要在饱和无粘性土或稍具粘性土中发生。在不排水条件下重复或单方向荷载作用下其超孔隙水压力增加有效应力减小抗剪强度降低甚至消失由固体状态转变为液体状态。1.2砂土地震液化机理地基液化震害现象早己为人熟知强烈液化宏观标志是“喷水冒砂”和建筑物严重沉降、失稳。但对液化机理的认识却有两种不同观点：一种观点从液化应力状态出发液化条件为土的法向有效应力（σ′=0）土不具有任何抵抗剪切能力。这种观点以Seed为代表。当土在动荷作用下任何一个瞬间开始出现这种应力状态时即认为土达到初始液化状态。此后在往返荷载持续作用下轮番出现初始液化状态表现其往返活动性使其动变形逐渐积累最后出现整体强度破坏或超过实际容许值的变形失稳。这种过程均需有初始液化状态出现否则将不会有液化破坏。从这一观点出发液化研究将着重于确定饱和砂土达到初始液化的可能性及其范围同时视初始液化点或范围内的土具有零强度值来分析土体应力、应变及稳定性。另种观点从土体位移、变形角度出发不必达到初始液化应力条件。土体因结构破坏和孔压上升而引起强弱化出现具有液化状态流动破坏就认为土体已液化。这种观点以CastroRobertson等人为代表。此观点中应用Casagrande提出的临界孔隙比ecr概念将土分剪缩性土和剪胀性土并提出稳态变形和稳态强度概念。所谓稳态变形指土在一定常法向有效应力和一定常剪应力作用下产生常体积和常速度连续变形的状态（即流动变形）此时剪应力即稳态强度。1.3砂土液化影响因素土在振动作用下是否液化主要与其性质、地震前应力状况、震动特性等因素有关。归纳起来可简单分内因和外因两种。其中土质条件、排水条件、静力条件为内因动力条件则为外因。2.目前常用的饱和砂土液化判别方法特点及其局限性2.1标准贯入临界击数判别法标准贯入临界击数法是我国研究工作者据地震调查资料建立的判别饱和土液化的方法是我国目前常用方法之一。标准贯入临界击数指在一定地震烈度条件下饱和砂土或粉土从发生液化到不发生液化临界点所对应的标准贯入击数。判别公式详见《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）。影响标准贯入试验精度因素除钻探成孔质量、泥浆稠度、贯入操作方法、土工试验方法外还存在一个重大影响因素标贯击数N和区分土性粘粒含量并不同步击数受试验点下面土层土性、取试样误差等影响较大试样粘粒含量并不真正与标贯击数N相匹配因此准确率受一定影响；试验数据离散型大、不可重复、不能连续测试。也不能反映地震强度对液化的确切影响仅以烈度概括是不够的应定量化；不能反映地震持续时间对砂土层液化影响；不能反映动力作用次数（震级）另外标准贯入试验法未考虑上覆地层岩性和厚度上覆非液化土层厚度是影响液化主要因素覆盖层越薄越易液化。2.2静力触探试验法静力触探试验（CPT）基本原理是通过一定机械装置用静力将标准规格金属探头垂直均匀地压入土层中同时利用传感器或机械量测仪表测试土层对触探头贯入阻力并据测得阻力情况分析判断土层物理力学性质。静力触探具有成果稳定、在曲线上能定性地区分粘性土和粉性土或砂性土的优点但最大缺陷是无法定量区分土性需借助土工试验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。2.3剪切波速判别法用剪切波速判别饱和土层液化是以土在地震作