土液化判断技术探讨与防止措施
2014-08-22邢朝阳
【摘 要】本文通过对土液化的几种方式的了解，给出了土的液化两种判定方式，通过判定成因，给出了防止土液化的分析意见，为水利、建筑、公路等工程提前预防和施工提供了宝贵意见。
【关键词】液化；相对密度
【Abstract】Through the understanding of soil liquefaction in several ways， given the determination of soil liquefaction in two ways， by determining the causes， gives advice to prevent soil liquefaction analysis for water， construction， road construction and other projects to provide prevention and early valuable comments.
【Key words】Liquefaction；Relative density
1. 前言
由于地震、打桩振动、强夯振动等振动诱发的震源，能使土体形成液化，土体液化给农田、水利、桥梁、公路、港口和工业民用建筑造成了严重损害。土体液化可使农田排灌系统打乱；堤防和排灌站受到严重破坏；公路路基沉陷，边坡滑塌，桥面路堤向河心滑移；工业与民用建筑上部结构严重破等。因此，土体液化防治能够对每一个环节进行严格要求，力争把隐患消除在破坏之前，避免不必要的损失。
2. 土体液化的几种方式
2.1 管涌——土体由于水的渗流作用而引起的渗透变形现象。水在土孔隙中流速增大引起土的细颗粒被冲刷带走的现象。
2.2 流土——土体在渗流压力作用下，渗水出逸面大块土体松动隆起现象。
2.3 砂土液化——砂土颗粒组成的土体，在动力作用下，固体状态转化为液体状态的现象或过程，此时砂土的剪切刚度趋于零，即抗剪强度趋于零。
2.4 液化指数 = N/Ncr（见图1）液化土层实测标准贯入锤击数与标准贯入锤击 数临界值之比（N/ NCr） 越大，液化的可能性就越小；液化指数（ N/ NCr ）越小 ，液化的可能性就越大；液化指数（ N/ NCr ）等于1时，液化的可能性不确定。
2.5 饱和砂土震动液化4条件：饱和砂土震动液化是指无粘性土和少粘性土在震动条件下孔隙水压力上升、土粒间有效应力降低而导致的土体强度降低、土体由固态转化为液态的现象。主要从以下四个方面判断饱和砂土震动液化的可能性：
（1）液化岩性 无黏性土、少粘性土。液化土的渗透性多介于10-3～10-4之间。近代沉积的粉细砂是一种容易发生液化的土体。
（2）液化埋深 砂土震动液化多局限在地表以下15m深度范围之内。
（3）液化地震 一般认为大于Ⅶ度的地区，才有可能发生砂土震动液化。
（4）饱水砂土 只有在饱水的情况下，才可能液化。
3. 土的液化初判（判断不液化的土层）
地震或外因引起的强烈振动时，饱和无黏性土和少黏性土的液化破坏，应根据土层的天然结构、颗粒组成、松密程度、地震前和地震时的受力状态、边界条件和排水条件以及地震历时等因素，结合现场勘察和室内试验综合分析判定。综合分析判定工作可分为初判和复判两个阶段。初判首先是剔除不会发
生地震液化的土层。对初判可能发生液化的土层，应进行复判。
（1）第四纪晚更新世Q3及其以前的土层。
（2）土的粒径大于5mm（黄豆砾、细砾）颗粒含量的质量百分数大于或等于70%时。
（3）对粒径小于5mm颗粒含量的质量百分率大于30%的土，其中粒径小于0.005mm的颗粒含量的质量百分率（ρc）相应于地震动峰值加速度为0.10g、0.15g、0.20g、0.30g和0。40g分别不小于16%、l7. 0%、18%、l 9%和20%时。
4. 土的地震液化复判
4.1 标准贯入锤击数法。
4.1.1 N63.5 < Ncr 时，应判为液化土（见图1）。
式中：N——工程运用时，标准贯入点在当时地面以下ds （m）深度处的标准贯人锤击数；Ncr——液化判别标准贯人锤击数临界值。当标准贯入试验贯入点深度和地下水位在试验地面以下的深度，不同于工程正常运用时，实测标准贯入锤击数应按下式进行校正，并应以校正后的标准贯入锤击数 N作为复判依据。
N = N'（ ds+0.9dw+0.7）/d's+0.9d'w+0.7） （1）
N'——实测标准贯入锤击数；ds ——工程正常运用时，标准贯入点在当时（指正常运用时）地面以下的深度（m）；dw ——工程正常运用时，地下水位在当时（指正常运用时）地面以下的深度（m）， 地面淹没于地面以下时，dw 取0；d's —— 标准贯入试验室时，标准贯入点在当时（指贯入试验时）地面以下的深度（m）；d'w——标准贯入试验时，地下水位在当时（指贯入试验时）地面以下的深度（m），地面淹没于地面以下时，d'w 取0；校正后标准贯入锤击数和实测标准贯入锤击数均不进行钻杆长度校正。
4.1.2 液化判别标准贯入锤击数临界值应根据下式计算：
Ncr =N.[0.9+0.1（ds-dw）].（3%/ρc）1/2 （2）
式中： ρc ——土的粘粒含量质量百分率（%）当ρc<3%时，取3%。 N0——液化判别标准贯入垂击数基准值。液化判别标准贯入锤击数基准值N，按表1取值。
4.2.2 相对密度是度量无黏性土紧密程度的指标。相对密度试验包括测定最大孔隙比与最小孔隙比。砂的最小孔隙比是指砂在最紧密状态时的孔隙比，砂的最大孔隙比是指砂在松散状态时的孔隙比。最大孔隙比试验宜采用漏斗法和量筒法，最小孔隙比试验宜采振动锤击法。各试验方法均适用于颗粒粒径小于5mm而能自由排水的砂砾土。砂土的相对密度可按上式计算：
4.2.3 从图2可以看出：无黏性土的液化，与其埋藏深度无关，而仅与其相对密度有关。临界液化相对密度为 0.55 。
5. 如何防止液化
地基中的可液化土层，应查明分布范围，分析其危害程度，根据工程实际情况，选择合理工程措施。具体工程措施很多，从本质上讲可以归纳为以下几方面：改变地基土的性质，使其不具备发生液化的条件； 加密可液化土的密实度，改变其应力状态；改善排水条件，限制地震中土体孔隙水压力的产生和发展，避免液化或减轻液化程度；围封可液化地基，消除或减轻液化破坏的危害性。上述所列的是较常用的方法。若液化土层埋深浅，工程较小，可采用挖除换土的方法，该方法造价低、施工快、质程量高，处理后砂层的相对密度可达到0.8以上。重夯击实法也多有采用，加密深度可达10m以上。填土压重常用于土石坝上、下游地基。围封液化土层和桩基主要用于水闸、排灌站等水工建筑物。
6. 结语
通过对土体液化成因的了解与分析，并对土体液化进行了初判与复判，查明液化土体的危害程度，可选择合适的施工处理措施对土体液化进行处理，对工程后期的隐患解决具有较大的意义。
[文章编号]1619-2737（2014）07-07-749
[作者简介] 邢朝阳（1978-），男，学历：大学本科，职称：工程师，工作单位：安徽省·水利部淮委水利科学研究院，主要从事地基基础及桥梁结构研究检测工作。endprint
【摘 要】本文通过对土液化的几种方式的了解，给出了土的液化两种判定方式，通过判定成因，给出了防止土液化的分析意见，为水利、建筑、公路等工程提前预防和施工提供了宝贵意见。
【关键词】液化；相对密度
【Abstract】Through the understanding of soil liquefaction in several ways， given the determination of soil liquefaction in two ways， by determining the causes， gives advice to prevent soil liquefaction analysis for water， construction， road construction and other projects to provide prevention and early valuable comments.
【Key words】Liquefaction；Relative density
1. 前言
由于地震、打桩振动、强夯振动等振动诱发的震源，能使土体形成液化，土体液化给农田、水利、桥梁、公路、港口和工业民用建筑造成了严重损害。土体液化可使农田排灌系统打乱；堤防和排灌站受到严重破坏；公路路基沉陷，边坡滑塌，桥面路堤向河心滑移；工业与民用建筑上部结构严重破等。因此，土体液化防治能够对每一个环节进行严格要求，力争把隐患消除在破坏之前，避免不必要的损失。
2. 土体液化的几种方式
2.1 管涌——土体由于水的渗流作用而引起的渗透变形现象。水在土孔隙中流速增大引起土的细颗粒被冲刷带走的现象。
2.2 流土——土体在渗流压力作用下，渗水出逸面大块土体松动隆起现象。
2.3 砂土液化——砂土颗粒组成的土体，在动力作用下，固体状态转化为液体状态的现象或过程，此时砂土的剪切刚度趋于零，即抗剪强度趋于零。
2.4 液化指数 = N/Ncr（见图1）液化土层实测标准贯入锤击数与标准贯入锤击 数临界值之比（N/ NCr） 越大，液化的可能性就越小；液化指数（ N/ NCr ）越小 ，液化的可能性就越大；液化指数（ N/ NCr ）等于1时，液化的可能性不确定。
2.5 饱和砂土震动液化4条件：饱和砂土震动液化是指无粘性土和少粘性土在震动条件下孔隙水压力上升、土粒间有效应力降低而导致的土体强度降低、土体由固态转化为液态的现象。主要从以下四个方面判断饱和砂土震动液化的可能性：
（1）液化岩性 无黏性土、少粘性土。液化土的渗透性多介于10-3～10-4之间。近代沉积的粉细砂是一种容易发生液化的土体。
（2）液化埋深 砂土震动液化多局限在地表以下15m深度范围之内。
（3）液化地震 一般认为大于Ⅶ度的地区，才有可能发生砂土震动液化。
（4）饱水砂土 只有在饱水的情况下，才可能液化。
3. 土的液化初判（判断不液化的土层）
地震或外因引起的强烈振动时，饱和无黏性土和少黏性土的液化破坏，应根据土层的天然结构、颗粒组成、松密程度、地震前和地震时的受力状态、边界条件和排水条件以及地震历时等因素，结合现场勘察和室内试验综合分析判定。综合分析判定工作可分为初判和复判两个阶段。初判首先是剔除不会发
生地震液化的土层。对初判可能发生液化的土层，应进行复判。
（1）第四纪晚更新世Q3及其以前的土层。
（2）土的粒径大于5mm（黄豆砾、细砾）颗粒含量的质量百分数大于或等于70%时。
（3）对粒径小于5mm颗粒含量的质量百分率大于30%的土，其中粒径小于0.005mm的颗粒含量的质量百分率（ρc）相应于地震动峰值加速度为0.10g、0.15g、0.20g、0.30g和0。40g分别不小于16%、l7. 0%、18%、l 9%和20%时。
4. 土的地震液化复判
4.1 标准贯入锤击数法。
4.1.1 N63.5 < Ncr 时，应判为液化土（见图1）。
式中：N——工程运用时，标准贯入点在当时地面以下ds （m）深度处的标准贯人锤击数；Ncr——液化判别标准贯人锤击数临界值。当标准贯入试验贯入点深度和地下水位在试验地面以下的深度，不同于工程正常运用时，实测标准贯入锤击数应按下式进行校正，并应以校正后的标准贯入锤击数 N作为复判依据。
N = N'（ ds+0.9dw+0.7）/d's+0.9d'w+0.7） （1）
N'——实测标准贯入锤击数；ds ——工程正常运用时，标准贯入点在当时（指正常运用时）地面以下的深度（m）；dw ——工程正常运用时，地下水位在当时（指正常运用时）地面以下的深度（m）， 地面淹没于地面以下时，dw 取0；d's —— 标准贯入试验室时，标准贯入点在当时（指贯入试验时）地面以下的深度（m）；d'w——标准贯入试验时，地下水位在当时（指贯入试验时）地面以下的深度（m），地面淹没于地面以下时，d'w 取0；校正后标准贯入锤击数和实测标准贯入锤击数均不进行钻杆长度校正。
4.1.2 液化判别标准贯入锤击数临界值应根据下式计算：
Ncr =N.[0.9+0.1（ds-dw）].（3%/ρc）1/2 （2）
式中： ρc ——土的粘粒含量质量百分率（%）当ρc<3%时，取3%。 N0——液化判别标准贯入垂击数基准值。液化判别标准贯入锤击数基准值N，按表1取值。
4.2.2 相对密度是度量无黏性土紧密程度的指标。相对密度试验包括测定最大孔隙比与最小孔隙比。砂的最小孔隙比是指砂在最紧密状态时的孔隙比，砂的最大孔隙比是指砂在松散状态时的孔隙比。最大孔隙比试验宜采用漏斗法和量筒法，最小孔隙比试验宜采振动锤击法。各试验方法均适用于颗粒粒径小于5mm而能自由排水的砂砾土。砂土的相对密度可按上式计算：
4.2.3 从图2可以看出：无黏性土的液化，与其埋藏深度无关，而仅与其相对密度有关。临界液化相对密度为 0.55 。
5. 如何防止液化
地基中的可液化土层，应查明分布范围，分析其危害程度，根据工程实际情况，选择合理工程措施。具体工程措施很多，从本质上讲可以归纳为以下几方面：改变地基土的性质，使其不具备发生液化的条件； 加密可液化土的密实度，改变其应力状态；改善排水条件，限制地震中土体孔隙水压力的产生和发展，避免液化或减轻液化程度；围封可液化地基，消除或减轻液化破坏的危害性。上述所列的是较常用的方法。若液化土层埋深浅，工程较小，可采用挖除换土的方法，该方法造价低、施工快、质程量高，处理后砂层的相对密度可达到0.8以上。重夯击实法也多有采用，加密深度可达10m以上。填土压重常用于土石坝上、下游地基。围封液化土层和桩基主要用于水闸、排灌站等水工建筑物。
6. 结语
通过对土体液化成因的了解与分析，并对土体液化进行了初判与复判，查明液化土体的危害程度，可选择合适的施工处理措施对土体液化进行处理，对工程后期的隐患解决具有较大的意义。
[文章编号]1619-2737（2014）07-07-749
[作者简介] 邢朝阳（1978-），男，学历：大学本科，职称：工程师，工作单位：安徽省·水利部淮委水利科学研究院，主要从事地基基础及桥梁结构研究检测工作。endprint
【摘 要】本文通过对土液化的几种方式的了解，给出了土的液化两种判定方式，通过判定成因，给出了防止土液化的分析意见，为水利、建筑、公路等工程提前预防和施工提供了宝贵意见。
【关键词】液化；相对密度
【Abstract】Through the understanding of soil liquefaction in several ways， given the determination of soil liquefaction in two ways， by determining the causes， gives advice to prevent soil liquefaction analysis for water， construction， road construction and other projects to provide prevention and early valuable comments.
【Key words】Liquefaction；Relative density
1. 前言
由于地震、打桩振动、强夯振动等振动诱发的震源，能使土体形成液化，土体液化给农田、水利、桥梁、公路、港口和工业民用建筑造成了严重损害。土体液化可使农田排灌系统打乱；堤防和排灌站受到严重破坏；公路路基沉陷，边坡滑塌，桥面路堤向河心滑移；工业与民用建筑上部结构严重破等。因此，土体液化防治能够对每一个环节进行严格要求，力争把隐患消除在破坏之前，避免不必要的损失。
2. 土体液化的几种方式
2.1 管涌——土体由于水的渗流作用而引起的渗透变形现象。水在土孔隙中流速增大引起土的细颗粒被冲刷带走的现象。
2.2 流土——土体在渗流压力作用下，渗水出逸面大块土体松动隆起现象。
2.3 砂土液化——砂土颗粒组成的土体，在动力作用下，固体状态转化为液体状态的现象或过程，此时砂土的剪切刚度趋于零，即抗剪强度趋于零。
2.4 液化指数 = N/Ncr（见图1）液化土层实测标准贯入锤击数与标准贯入锤击 数临界值之比（N/ NCr） 越大，液化的可能性就越小；液化指数（ N/ NCr ）越小 ，液化的可能性就越大；液化指数（ N/ NCr ）等于1时，液化的可能性不确定。
2.5 饱和砂土震动液化4条件：饱和砂土震动液化是指无粘性土和少粘性土在震动条件下孔隙水压力上升、土粒间有效应力降低而导致的土体强度降低、土体由固态转化为液态的现象。主要从以下四个方面判断饱和砂土震动液化的可能性：
（1）液化岩性 无黏性土、少粘性土。液化土的渗透性多介于10-3～10-4之间。近代沉积的粉细砂是一种容易发生液化的土体。
（2）液化埋深 砂土震动液化多局限在地表以下15m深度范围之内。
（3）液化地震 一般认为大于Ⅶ度的地区，才有可能发生砂土震动液化。
（4）饱水砂土 只有在饱水的情况下，才可能液化。
3. 土的液化初判（判断不液化的土层）
地震或外因引起的强烈振动时，饱和无黏性土和少黏性土的液化破坏，应根据土层的天然结构、颗粒组成、松密程度、地震前和地震时的受力状态、边界条件和排水条件以及地震历时等因素，结合现场勘察和室内试验综合分析判定。综合分析判定工作可分为初判和复判两个阶段。初判首先是剔除不会发
生地震液化的土层。对初判可能发生液化的土层，应进行复判。
（1）第四纪晚更新世Q3及其以前的土层。
（2）土的粒径大于5mm（黄豆砾、细砾）颗粒含量的质量百分数大于或等于70%时。
（3）对粒径小于5mm颗粒含量的质量百分率大于30%的土，其中粒径小于0.005mm的颗粒含量的质量百分率（ρc）相应于地震动峰值加速度为0.10g、0.15g、0.20g、0.30g和0。40g分别不小于16%、l7. 0%、18%、l 9%和20%时。
4. 土的地震液化复判
4.1 标准贯入锤击数法。
4.1.1 N63.5 < Ncr 时，应判为液化土（见图1）。
式中：N——工程运用时，标准贯入点在当时地面以下ds （m）深度处的标准贯人锤击数；Ncr——液化判别标准贯人锤击数临界值。当标准贯入试验贯入点深度和地下水位在试验地面以下的深度，不同于工程正常运用时，实测标准贯入锤击数应按下式进行校正，并应以校正后的标准贯入锤击数 N作为复判依据。
N = N'（ ds+0.9dw+0.7）/d's+0.9d'w+0.7） （1）
N'——实测标准贯入锤击数；ds ——工程正常运用时，标准贯入点在当时（指正常运用时）地面以下的深度（m）；dw ——工程正常运用时，地下水位在当时（指正常运用时）地面以下的深度（m）， 地面淹没于地面以下时，dw 取0；d's —— 标准贯入试验室时，标准贯入点在当时（指贯入试验时）地面以下的深度（m）；d'w——标准贯入试验时，地下水位在当时（指贯入试验时）地面以下的深度（m），地面淹没于地面以下时，d'w 取0；校正后标准贯入锤击数和实测标准贯入锤击数均不进行钻杆长度校正。
4.1.2 液化判别标准贯入锤击数临界值应根据下式计算：
Ncr =N.[0.9+0.1（ds-dw）].（3%/ρc）1/2 （2）
式中： ρc ——土的粘粒含量质量百分率（%）当ρc<3%时，取3%。 N0——液化判别标准贯入垂击数基准值。液化判别标准贯入锤击数基准值N，按表1取值。
4.2.2 相对密度是度量无黏性土紧密程度的指标。相对密度试验包括测定最大孔隙比与最小孔隙比。砂的最小孔隙比是指砂在最紧密状态时的孔隙比，砂的最大孔隙比是指砂在松散状态时的孔隙比。最大孔隙比试验宜采用漏斗法和量筒法，最小孔隙比试验宜采振动锤击法。各试验方法均适用于颗粒粒径小于5mm而能自由排水的砂砾土。砂土的相对密度可按上式计算：
4.2.3 从图2可以看出：无黏性土的液化，与其埋藏深度无关，而仅与其相对密度有关。临界液化相对密度为 0.55 。
5. 如何防止液化
地基中的可液化土层，应查明分布范围，分析其危害程度，根据工程实际情况，选择合理工程措施。具体工程措施很多，从本质上讲可以归纳为以下几方面：改变地基土的性质，使其不具备发生液化的条件； 加密可液化土的密实度，改变其应力状态；改善排水条件，限制地震中土体孔隙水压力的产生和发展，避免液化或减轻液化程度；围封可液化地基，消除或减轻液化破坏的危害性。上述所列的是较常用的方法。若液化土层埋深浅，工程较小，可采用挖除换土的方法，该方法造价低、施工快、质程量高，处理后砂层的相对密度可达到0.8以上。重夯击实法也多有采用，加密深度可达10m以上。填土压重常用于土石坝上、下游地基。围封液化土层和桩基主要用于水闸、排灌站等水工建筑物。
6. 结语
通过对土体液化成因的了解与分析，并对土体液化进行了初判与复判，查明液化土体的危害程度，可选择合适的施工处理措施对土体液化进行处理，对工程后期的隐患解决具有较大的意义。
[文章编号]1619-2737（2014）07-07-749
[作者简介] 邢朝阳（1978-），男，学历：大学本科，职称：工程师，工作单位：安徽省·水利部淮委水利科学研究院，主要从事地基基础及桥梁结构研究检测工作。endprint
