福州地区地基液化判别方法及其精度研究

林肇春

(福州市勘测院，福建福州 350003)

0 引言

在地震、动荷载作用下，饱和砂土受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，这种导致地基失效的作用或现象为砂土液化。作为地震引起的地面破坏效应，液化是一种破坏性极强的区域性地质灾害。砂土液化时常造成喷水冒砂，地面下陷，建筑物产生巨大沉降和严重倾斜，甚至失稳等危害，给人们生命财产安全造成巨大威胁。因此，合理全面地判定液化对于交通、城市规划、建筑场地的选择，以及液化区建筑物防护措施的选定具有重要意义。经过几十年的研究，砂土液化判别研究已有丰硕的成果［1-4］，但尚存在一些需要完善的地方。福州地区闽江两岸、乌龙江两岸存在较厚的砂土层，研究适合福州地区的地基液化判别方法对福州城市建设具有重要意义。

1 福州地区标准贯入试验判别分析方法

GB 50011-2010建筑抗震设计规范所规定的砂土液化判别方法是通过现场标准贯入试验测得判别指标的数据，通过分析、统计和总结，建立与宏观地震灾害资料之间的关系，得出经验公式或液化分界线来判别液化与否的。考虑了设计基本地震加速度，标贯深度，粘粒含量，地下水位的影响。而在同一地区的较小范围内，其设计基本地震加速度是恒定值，粘粒含量、地下水位对砂土液化判别的影响程度相对稳定。这样一来就使得上述判别方法的进一步简化成为了可能。图1为由福州地区闽江以及乌龙江两岸近千组标准贯入试验及其砂土液化判别结果绘制的砂土液化和标贯及测点深度的关系，可见液化土层与非液化土层之间存在明显分界线。

图1 砂土液化和标贯及测点深度的关系

通过拟合，该分界线大致的函数表达式为:

其中，Scr为用于判别的临界测点深度，m;N为未经修正的实测标贯锤击数，击。

根据图中结果可总结出一个经验判别方法，即:

当S≤Scr时，不液化。

当 S ＞Scr时，液化。

其中，S为测点深度，m。

2 标准贯入试验判别方法精度研究

以上归纳的这一判别方法只与深度有关，这从表面上看有欠妥之处，但若结合图2便可知其合理性。在福州闽江及乌龙江两岸，其设计基本地震加速度是恒定值，粘粒含量、地下水位相对稳定;而细中砂中的标贯数据随深度呈增长趋势。可见，本地区砂层不存在下部土层比上部土层更加松散的情况，故而深度成为影响砂土液化与否的主导因素。为研究其正确性，由图3可直观反映出:该方法对液化土层的判别精度达100%，对非液化土层的判别精度达70%，由此可知以上的判别方法基本正确，且较为保守，具有工程参考意义。

同时，为了进一步研究该经验公式的准确性，通过福州地区部分工程实测剪切波速判别数据进行液化判别，并与上述判别方法进行比较研究。

图2 福州闽江岸钻孔标贯击数和深度关系

图3 福州尤溪洲砂土液化判别

研究得出用剪切波速判别和用标贯试验判别结果的吻合率达到85%左右，且二者相冲突的地方主要发生在7 m以内的表层，尤其是在填土中二者的冲突最大，出现完全相反的判别结果。分析认为，其中原因和两种试验方法的特点有很大关系。越是近地面，剪切波速受到地面人流，车流等自然及人为因素的影响就越大。而填土的成分复杂，相对地，由剪切波速试验反映出的多解性也就越明显。而标准贯入试验在这方面受的影响则较小。分析认为，对于近地表7 m内的砂土液化判别应以标准贯入试验为主导，7 m以下由于自然及认为扰动的减小，剪切波速判别方便快捷的优越性逐渐体现，可在工程中发挥借鉴作用。

3 结语

综上，研究得出的针对福州地区砂土液化标准贯入试验判别经验公式相比于《规范》给出的判别方法具有更加简便易行的特点。通过比较研究，经验公式能对福州地区砂土液化给出较为客观、合理的评价，可作为福州地区砂土液化判别的参考和补充。

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［2］ 鲁晓兵，谈庆明，王淑云，等.饱和砂土液化研究新进展［J］.力学进展，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］ 宫继昌，王 宁.砂土液化判别的研究现状及存在问题［J］.吉林建筑工程学院学报，2010，27(3):13-16.