蚌埠地區飽和粉土液化判別的對比及分析

柳莉 吳偉

(蚌埠市勘測設計研究院，安徽蚌埠 233000)

0 引言

在2008年，我國的四川汶川大地震中，有大量的砂土液化發生，同時伴有不同程度的噴水冒砂，導致地面下沉、大規模滑坡以及結構地基基礎破壞，給國家和人民群眾帶來了重大的損失。飽和砂(粉)土液化是導致工程結構破壞的主要因素之一。之后隨著國家新抗震規范的實行，以及城市的不斷發展，高層建筑的不斷增加，對于飽和砂(粉)土液化的研究也越來越重視。飽和砂(粉)地區，準確地判別地基土的液化是工程勘察、抗震設計中的重要內容之一，如果能事前準確識別，就可以在設計中采取適當措施，予以防治;如果漏判、錯判，將會造成巨大的經濟損失。蚌埠作為一個重要的交通樞紐城市，準確的判別蚌埠地區的飽和粉土液化是很有必要的。

下面僅采用2001和2010版建筑抗震設計規范對蚌埠地區飽和粉土液化判別進行對比及分析。

1 飽和砂(粉)土液化機理及液化的主要條件

飽和砂(粉)土主要是單粒結構，處于不穩定狀態。在強烈地震作用下，疏松不穩定的砂粒與粉粒移動到更穩定的位置;但地下水位下土的孔隙已完全被水充滿，在地震作用的短暫時間內，土中的孔隙水無法排出，砂粒與粉粒位移至孔隙水中被漂浮，此時土體的有效應力為零，地基喪失承載力，造成地基不均勻下沉，導致建筑物破壞。

發生液化的同時需要滿足三個條件:1)土質為疏松或稍密的粉砂、細砂或粉土;2)土層處于地下水位以下，呈飽和狀態;3)遭遇大、中地震[3]。

2 新舊抗震規范液化判別公式的差別

新舊規范在飽和粉土液化的初判公式上沒有進行修改，以及液化指數計算公式也沒有進行修改。但在飽和粉土液化判別公式上存在較大的差別，下面進行分析:

1)液化判別公式不同。

a.舊規范液化判別標準貫入錘擊數臨界值可按下式計算:

其中，Ncr為液化判別標準貫入錘擊數臨界值;N0為液化判別標準貫入錘擊數基準值;ds為飽和土標準貫入點深度，m;ρc為粘粒含量百分率，當小于3或為砂土時，應采用3。

b.新規范液化判別標準貫入錘擊數臨界值可按下式計算:

其中，Ncr為液化判別標準貫入錘擊數臨界值;N0為液化判別標準貫入錘擊數基準值;ds為飽和土標準貫入點深度，m;dw為地下水位，m;ρc為粘粒含量百分率，當小于3或為砂土時，應采用3。

2)液化判別標準貫入錘擊數基準值N0的取值不同。舊規范中N0是根據設計地震分組和抗震設計取值;新規范中則是根據設計基本地震加速度。

3)液化判別深度范圍不同。舊規范認為應判別地面下15 m范圍內土的液化;當采用樁基或者埋深大于5 m的深基礎時，尚應判別15 m～20 m范圍內土的液化。新規范則說應判別地面以下20 m范圍內土的液化;而對可不進行天然地基以及基礎的抗震承載力驗算的各類建筑，可以只判別地面下15 m范圍內土的液化。

4)新規范增加了震級調整系數β。β取值為:設計地震第一組取 0.80，第二組取 0.95，第三組取 1.05[1，2，4]。

3 蚌埠地區飽和粉土的巖土特性及液化初判

蚌埠地區抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第一組。蚌埠地區飽和粉土主要分布在淮河兩岸，此地帶主要是由淮河沖積所形成的河漫灘，飽和粉土為全新世河流沖積而形成(Qal4)。灰黃、深灰色，稍密狀，很濕～飽和，上部灰黃色粉土間夾棕紅色，可塑～軟塑狀粘性土，含氧化鐵銹斑。下部深灰色粉土，間夾薄層淤泥～淤泥質粘性土，富含有機質及腐殖質。天然含水量的大小與豐水期、枯水期有直接關系，天然含水量(w)在 25.0～40.0之間，天然重度在 17.5 kN/m3～19.5 kN/m3之間，天然孔隙比(e)在 0.80 ～1.00 之間。標準貫入試驗擊數(N)在3.0擊～10.0擊之間。靜力觸探比貫入阻力(ps)在1.10～4.20之間。初判該飽和粉土為液化土層。該層厚一般為 8.00 m ～11.00 m 之間。

4 新舊規范對蚌埠地區飽和粉土液化判別計算結果及分析

蚌埠市某住宅工程位于淮河北岸，本工程勘察期間測得穩定地下水的水位在1.25 m左右，近期內年最高水位在1.0 m左右。根據外業鉆探揭露，場地內地基土在20.0 m的深度范圍內可分為4個工程地質層，①層耕土(Qml4)，層厚0.80 m～1.10 m;②層粉土(Qal4)，層厚7.80 m ～8.50 m;③層淤泥質粉質粘土(Qal4)，層厚3.10 m ～4.10 m;④層粉質粘土(Qal4)，層厚6.50 m ～8.30 m。

依據GB 50011-2001建筑抗震設計規范和GB 50011-2010建筑抗震設計規范分別進行液化判別，計算見表1。

表1 液化判別計算結果

根據上述的計算，2001版建筑抗震設計規范算的②層飽和粉土的液化指數在1.36～4.90之間，2010版為 0.71～3.75之間，都屬輕微液化土層。新舊規范在液化判別標準貫入錘擊數基準值的不同，蚌埠地區的N0由6調整為7。在0 m～5 m之間，新規范算的液化判別標準貫入錘擊數臨界值略小于舊規范;在大于5 m時，新規范算的液化判別標準貫入錘擊數臨界值略大于舊規范。舊規范計算結果稍大于新規范，其值差別在1～3之間，但對判別結果差別不大，對蚌埠市飽和粉土液化等級及處理措施沒有太大影響及改變。

5 結語

通過對新舊建筑抗震設計規范液化判別公式的比較及對蚌埠地區飽和粉土液化判別的分別計算，可見如下:

1)新舊規范在飽和粉土液化的初判公式和液化指數計算公式上沒有進行修改，但在飽和粉土液化判別公式上存在較大的差別。

2)在蚌埠地區，液化判別標準貫入錘擊數基準值的值由6調整為7。

3)對于蚌埠地區飽和粉土液化計算，新規范算的液化判別標準貫入錘擊數臨界值相差較小，不到一個擊數。

4)對于蚌埠地區飽和粉土液化計算，舊規范計算結果稍大于新規范，其值差別在1～3之間，但對判別結果差別不大，對蚌埠市飽和粉土液化等級及處理措施并沒有太大影響及改變。

[1] GB 50011-2001，建筑抗震設計規范[S].

[2] GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].

[3] 劉曉立.土力學地基基礎[M].第3版.北京:科學出版社，2010.

[4] 陳 鏡，胡春林，楊婷婷.飽和土液化判別公式的討論[J].山西建筑，2012，38(10):53-55.