福州地區(qū)地基液化判別方法及其精度研究

林肇春

(福州市勘測院，福建福州 350003)

0 引言

在地震、動荷載作用下，飽和砂土受到強烈振動而喪失抗剪強度，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，這種導(dǎo)致地基失效的作用或現(xiàn)象為砂土液化。作為地震引起的地面破壞效應(yīng)，液化是一種破壞性極強的區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害。砂土液化時常造成噴水冒砂，地面下陷，建筑物產(chǎn)生巨大沉降和嚴(yán)重傾斜，甚至失穩(wěn)等危害，給人們生命財產(chǎn)安全造成巨大威脅。因此，合理全面地判定液化對于交通、城市規(guī)劃、建筑場地的選擇，以及液化區(qū)建筑物防護措施的選定具有重要意義。經(jīng)過幾十年的研究，砂土液化判別研究已有豐碩的成果［1-4］，但尚存在一些需要完善的地方。福州地區(qū)閩江兩岸、烏龍江兩岸存在較厚的砂土層，研究適合福州地區(qū)的地基液化判別方法對福州城市建設(shè)具有重要意義。

1 福州地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別分析方法

GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范所規(guī)定的砂土液化判別方法是通過現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗測得判別指標(biāo)的數(shù)據(jù)，通過分析、統(tǒng)計和總結(jié)，建立與宏觀地震災(zāi)害資料之間的關(guān)系，得出經(jīng)驗公式或液化分界線來判別液化與否的?？紤]了設(shè)計基本地震加速度，標(biāo)貫深度，粘粒含量，地下水位的影響。而在同一地區(qū)的較小范圍內(nèi)，其設(shè)計基本地震加速度是恒定值，粘粒含量、地下水位對砂土液化判別的影響程度相對穩(wěn)定。這樣一來就使得上述判別方法的進一步簡化成為了可能。圖1為由福州地區(qū)閩江以及烏龍江兩岸近千組標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗及其砂土液化判別結(jié)果繪制的砂土液化和標(biāo)貫及測點深度的關(guān)系，可見液化土層與非液化土層之間存在明顯分界線。

圖1 砂土液化和標(biāo)貫及測點深度的關(guān)系

通過擬合，該分界線大致的函數(shù)表達式為:

其中，Scr為用于判別的臨界測點深度，m;N為未經(jīng)修正的實測標(biāo)貫錘擊數(shù)，擊。

根據(jù)圖中結(jié)果可總結(jié)出一個經(jīng)驗判別方法，即:

當(dāng)S≤Scr時，不液化。

當(dāng) S ＞Scr時，液化。

其中，S為測點深度，m。

2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別方法精度研究

以上歸納的這一判別方法只與深度有關(guān)，這從表面上看有欠妥之處，但若結(jié)合圖2便可知其合理性。在福州閩江及烏龍江兩岸，其設(shè)計基本地震加速度是恒定值，粘粒含量、地下水位相對穩(wěn)定;而細中砂中的標(biāo)貫數(shù)據(jù)隨深度呈增長趨勢?？梢?，本地區(qū)砂層不存在下部土層比上部土層更加松散的情況，故而深度成為影響砂土液化與否的主導(dǎo)因素。為研究其正確性，由圖3可直觀反映出:該方法對液化土層的判別精度達100%，對非液化土層的判別精度達70%，由此可知以上的判別方法基本正確，且較為保守，具有工程參考意義。

同時，為了進一步研究該經(jīng)驗公式的準(zhǔn)確性，通過福州地區(qū)部分工程實測剪切波速判別數(shù)據(jù)進行液化判別，并與上述判別方法進行比較研究。

圖2 福州閩江岸鉆孔標(biāo)貫擊數(shù)和深度關(guān)系

圖3 福州尤溪洲砂土液化判別

研究得出用剪切波速判別和用標(biāo)貫試驗判別結(jié)果的吻合率達到85%左右，且二者相沖突的地方主要發(fā)生在7 m以內(nèi)的表層，尤其是在填土中二者的沖突最大，出現(xiàn)完全相反的判別結(jié)果。分析認為，其中原因和兩種試驗方法的特點有很大關(guān)系。越是近地面，剪切波速受到地面人流，車流等自然及人為因素的影響就越大。而填土的成分復(fù)雜，相對地，由剪切波速試驗反映出的多解性也就越明顯。而標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗在這方面受的影響則較小。分析認為，對于近地表7 m內(nèi)的砂土液化判別應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗為主導(dǎo)，7 m以下由于自然及認為擾動的減小，剪切波速判別方便快捷的優(yōu)越性逐漸體現(xiàn)，可在工程中發(fā)揮借鑒作用。

3 結(jié)語

綜上，研究得出的針對福州地區(qū)砂土液化標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別經(jīng)驗公式相比于《規(guī)范》給出的判別方法具有更加簡便易行的特點。通過比較研究，經(jīng)驗公式能對福州地區(qū)砂土液化給出較為客觀、合理的評價，可作為福州地區(qū)砂土液化判別的參考和補充。

［1］ Kramer S L，Seed H B.Initiation of soil liquefaction under static loading［J］.J，Geotech.Eng.ASCE，1988，114(4):16-24.

［2］ 魯曉兵，談慶明，王淑云，等.飽和砂土液化研究新進展［J］.力學(xué)進展，2004(1):91-100.

［3］ T L Youd，I.M Idress.Liquefaction resistance of soils:summary report from the NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on evalution of liquefaction re-sistance of soils［J］.Journal of Geotechnical and GEO-environment Engineering，ASCE，2001，127(8):817-833.

［4］ 宮繼昌，王 寧.砂土液化判別的研究現(xiàn)狀及存在問題［J］.吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報，2010，27(3):13-16.