福州地區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，這種導致地基失效的作用或現象為砂土液化。作為地震引起的地面破壞效應，液化是一種破壞性極強的區域性地質災害。砂土液化時常造成噴水冒砂，地面下陷，建筑物產生巨大沉降和嚴重傾斜，甚至失穩等危害，給人們生命財產安全造成巨大威脅。因此，合理全面地判定液化對于交通、城市規劃、建筑場地的選擇，以及液化區建筑物防護措施的選定具有重要意義。經過幾十年的研究，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，研究適合福州地區的地基液化判別方法對福州城市建設具有重要意義。

1 福州地區標準貫入試驗判別分析方法

GB 50011-2010建筑抗震設計規范所規定的砂土液化判別方法是通過現場標準貫入試驗測得判別指標的數據，通過分析、統計和總結，建立與宏觀地震災害資料之間的關系，得出經驗公式或液化分界線來判別液化與否的。考慮了設計基本地震加速度，標貫深度，粘粒含量，地下水位的影響。而在同一地區的較小范圍內，其設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為由福州地區閩江以及烏龍江兩岸近千組標準貫入試驗及其砂土液化判別結果繪制的砂土液化和標貫及測點深度的關系，可見液化土層與非液化土層之間存在明顯分界線。

圖1 砂土液化和標貫及測點深度的關系

通過擬合，該分界線大致的函數表達式為:

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

根據圖中結果可總結出一個經驗判別方法，即:

當S≤Scr時，不液化。

當 S ＞Scr時，液化。

其中，S為測點深度，m。

2 標準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，這從表面上看有欠妥之處，但若結合圖2便可知其合理性。在福州閩江及烏龍江兩岸，其設計基本地震加速度是恒定值，粘粒含量、地下水位相對穩定;而細中砂中的標貫數據隨深度呈增長趨勢?？梢?，本地區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驗公式的準確性，通過福州地區部分工程實測剪切波速判別數據進行液化判別，并與上述判別方法進行比較研究。

圖2 福州閩江岸鉆孔標貫擊數和深度關系

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貫試驗判別結果的吻合率達到85%左右，且二者相沖突的地方主要發生在7 m以內的表層，尤其是在填土中二者的沖突最大，出現完全相反的判別結果。分析認為，其中原因和兩種試驗方法的特點有很大關系。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。而標準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內的砂土液化判別應以標準貫入試驗為主導，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越性逐漸體現，可在工程中發揮借鑒作用。

3 結語

綜上，研究得出的針對福州地區砂土液化標準貫入試驗判別經驗公式相比于《規范》給出的判別方法具有更加簡便易行的特點。通過比較研究，經驗公式能對福州地區砂土液化給出較為客觀、合理的評價，可作為福州地區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狀及存在問題［J］.吉林建筑工程學院學報，2010，27(3):13-16.