基于修正Seed判別法的吹填飽和砂土液化判別分析

李亞閣 邱明喜

(1.中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430400； 2.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護(hù)加固技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430400)

基于修正Seed判別法的吹填飽和砂土液化判別分析

李亞閣1，2邱明喜1，2

(1.中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430400； 2.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護(hù)加固技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430400)

根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM1586及ASTM5778進(jìn)行了SPT和CPT試驗(yàn)，采用修正的Seed判別法分別對(duì)所得到的SPT及CPT數(shù)據(jù)進(jìn)行砂土液化評(píng)估判別分析，得到更為準(zhǔn)確的結(jié)論，為抗震設(shè)計(jì)及地基處理提供了依據(jù)。

CPT試驗(yàn)，SPT試驗(yàn)，修正的Seed法，砂土液化

0 引言

在地震作用下，飽和砂土中孔隙水壓力逐漸上升，部分或完全抵消土層骨架承擔(dān)的有效應(yīng)力，從而發(fā)生液化。地震液化現(xiàn)象往往造成地表噴砂冒水、地裂滑坡和地基不均勻沉降，危及構(gòu)筑物的正常使用與安全。因此，飽和砂土或粉土的地震液化可能性判別工作，是場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的一個(gè)重要組成部分。國(guó)際上較多的采用Seed提出的簡(jiǎn)化法進(jìn)行液化判別。

1 Seed簡(jiǎn)化法

Seed簡(jiǎn)化法屬于試驗(yàn)—分析法[1]，也是最早提出的可判別具有水平地面自由場(chǎng)地液化的方法。實(shí)質(zhì)是將砂土中由振動(dòng)作用產(chǎn)生的剪應(yīng)力與產(chǎn)生液化所需的剪應(yīng)力(即在相應(yīng)動(dòng)力作用下砂土的抗剪強(qiáng)度)進(jìn)行比較。

如果FS=CRR/CSR>1，則判別為不液化；如果FS<1，則判別為液化。許多影響液化的因素均得到適當(dāng)考慮。

2 周期應(yīng)力比(CSR)的評(píng)估

周期應(yīng)力比是Seed和Idriss(1971)根據(jù)場(chǎng)地的地震基本設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算的，目前H.B.Seed等提出的計(jì)算表達(dá)式被普遍接受。后來(lái)考慮了地震震級(jí)的影響，通過(guò)震級(jí)比例系數(shù)將CSR轉(zhuǎn)換為震級(jí)Ms=7.5下的等效CSR7.5，即[1,2]：

對(duì)于常規(guī)和非關(guān)鍵項(xiàng)目，可以利用下面公式估算rd均值(Liao & Whiteman 1986)：

rd=1.000-0.007 65z,z≤9.15 m,

rd=1.174-0.026 7z,9.15

3 周期阻力(CRR)的評(píng)估

3.1 SPT方法評(píng)估周期阻力比(CRR)

地基土的周期阻力比可按照下式計(jì)算[1-3]：

1) 在光路中一直沿主軸傳輸?shù)腅1111和波列.這是光程倍增光纖陀螺的主波列，E1111傳輸路徑和偏振態(tài)表示為∥→A(∥)→R(⊥)→B(⊥)→E(⊥)→D(⊥)→C(⊥)→R(∥)→B(∥)→E(∥)→F(∥)→∥，同理為∥→F(∥)→E(∥)→B(∥)→R(⊥)→C(⊥)→D(⊥)→E(⊥)→B(⊥)→R(∥)→A(∥)→∥，其相位差為零.

(N1)60CS=α+β(N1)60。

CRR7.5為循環(huán)阻力比；(N1)60CS為經(jīng)細(xì)粒修正后的標(biāo)準(zhǔn)砂標(biāo)貫擊數(shù)；FC為細(xì)粒土含量(指粘粒和粉粒含量之和)；(N1)60為將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值修正為上覆荷載為100kPa，能量傳遞效率為60%的標(biāo)貫N值。

3.2CPT方法評(píng)估周期阻力比(CRR)

利用CPT計(jì)算周期阻力比CRR，一般采用下式(Robertson&Wridemethod,1998)[1]計(jì)算：

其中，(qc1N)CS為1個(gè)大氣壓條件下得到等效純凈砂歸一化錐尖阻力。

(qc1N)CS=Kcqc1N。

錐尖貫入阻力的歸一化：

根據(jù)下列兩個(gè)公式對(duì)錐尖貫入阻力進(jìn)行歸一化：

qc1N=CQ(qc/Pa)；

淺層土中，由于上覆應(yīng)力較小，造成CQ值較大，當(dāng)CQ>1.7時(shí)，應(yīng)予以剔除。

當(dāng)Ic≤1.64時(shí)，Kc=1；

當(dāng)Ic>1.64時(shí)，

Kc=-0.403Ic4+5.581Ic3-21.63Ic2+33.75Ic-17.88；

Ic=[(3.47-logQ)2+(1.22+logF)2]0.5；

Q=[(qc-σv0)/Pa](Pa/σv0)n；

F=[fs(qc-σv0)/Pa]×100%。

4 實(shí)例分析

本堆場(chǎng)工程位于南亞某國(guó)，整個(gè)場(chǎng)地區(qū)域通過(guò)抽砂吹填而成。屬于地震中度活動(dòng)區(qū)，設(shè)計(jì)地震震級(jí)M=6.5，動(dòng)峰值加速度PGA=0.24g。原地面標(biāo)高為0.0 m～+2.0 m間，吹填后地面標(biāo)高為+6.0 m左右。地下水位在+2.0 m～+3.0 m間。

4.1 地質(zhì)情況

根據(jù)地勘情況具體如下：層①：為中密砂～密砂，不包含或包含少量泥沙。SPT(標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn))中“N”值介于10～44之間。深度變化范圍為El.+2.16 m～El.-0.14 m。層②：第②層大部分為十分疏松的砂巖～中密粉質(zhì)細(xì)砂，SPT“N”值介于4～11之間的砂質(zhì)粉土。該層深度變化范圍為El.-0.84 m～El.-3.14 m。層③：第③層大部分為中密砂～密砂，在所有鉆孔(BH號(hào)A1-08除外)都有體現(xiàn)。SPT“N”值介于14～43之間(BH號(hào)A1-06a El.-4.31 m得到的N值為58)。每個(gè)鉆孔中，該層從地平面延伸至最大探測(cè)深度10.5 m(El.-4.28 m～El.-5.81 m)。BH號(hào)A1-08有中等密致砂質(zhì)粉土，El.-2.76 m，并伴隨有松散粉質(zhì)砂土，El.-3.76 m，密致砂質(zhì)粉土，El.-4.26 m，從地平面延伸至最大探測(cè)深度10.5 m。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

根據(jù)地勘SPT數(shù)據(jù)計(jì)算，砂土液化集中在層②。為驗(yàn)證根據(jù)地勘SPT試驗(yàn)點(diǎn)在層②所得到砂土液化情況的準(zhǔn)確性，在3個(gè)地勘點(diǎn)鉆孔位置旁1 m～2 m范圍內(nèi)進(jìn)行3個(gè)CPT試驗(yàn)，CPT貫入深度超過(guò)層②底部。

采用簡(jiǎn)化的Seed法對(duì)地勘SPT試驗(yàn)數(shù)據(jù)及CPT試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比，得到周期相對(duì)應(yīng)深度的周期阻力比(CRR)，并與周期應(yīng)力比(CSR)對(duì)比得到安全系數(shù)FS。

表1 SPT液化判別計(jì)算(M=6.5,PGA=0.24g)

表2 CPT液化判別計(jì)算(M=6.5,PGA=0.24g)

4.3 SPT及CPT數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表1及表2數(shù)據(jù)，利用簡(jiǎn)化Seed法對(duì)SPT及CPT數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，兩組數(shù)據(jù)得到的孔BHAB-6，孔BHAB-8及孔BHAB-12 在層②(十分疏松的砂巖～中密粉質(zhì)細(xì)砂)基本處于液化狀態(tài)，且同一深度兩組數(shù)據(jù)(SPT及CPT)得到的安全系數(shù)較為接近。

5 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用簡(jiǎn)化的Seed法分別對(duì)地勘SPT試驗(yàn)數(shù)據(jù)及CPT試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)不同數(shù)據(jù)得到的砂土液化安全系數(shù)較為接近，層②處于砂土液化區(qū)域，需進(jìn)行地基處理加固以消除地震液化危險(xiǎn)，可采用振沖、強(qiáng)夯等方法對(duì)地基進(jìn)行相應(yīng)處理[4]。

[1] T. L.Youd, I.M. Idriss.Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils[J].Journal of Geotechnical and Geo-environmental Engineering,2001(10):297-313.

[2] 胡長(zhǎng)友,劉 方,李 剛.港珠澳大橋隧道工程地震液化判別[J].水運(yùn)工程,2013(7):57-61.

[3] 唐世棟,羅立疆,林華國(guó).國(guó)內(nèi)外砂土液化判別方法的比較[J].工程勘查,2007(4):4-6.

[4] 王 盼,焦緒學(xué),曾子明.基于CPT評(píng)價(jià)振沖密實(shí)法提高砂土抗液化的效果[J].路基工程,2010(4):224-227.

Analysis of saturated sandy soil liquefaction potential evaluation based on modified Seed method

Li Yage1，2Qiu Mingxi1，2

(1.CCCCWuhanHarbourEngineeringDesignandResearchCo.,Ltd,Wuhan430400,China;2.HubeiKeyLaboratoryofAdvancedMaterials&ReinforcementTechnologyResearchforMarineEnvironmentStructures,Wuhan430400,China)

SPT and CPT tests were performed respectively according to USA codes ASTM1586 and ASTM5778, and then analysis the sandy soil seismic liquefaction with modified Seed method based on the SPT and CPT data, get a more accurate conclusion. Provide a basis for seismic design and ground improvement.

CPT test, SPT test, modified Seed method, sandy soil liquefaction

2015-01-04

李亞閣(1981- )，男，工程師； 邱明喜(1983- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2015)08-0099-02

TU441.4

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