相同場(chǎng)地不同規(guī)范標(biāo)貫液化判別結(jié)果差異分析

韓勝杰，孟鎖蘭

相同場(chǎng)地不同規(guī)范標(biāo)貫液化判別結(jié)果差異分析

韓勝杰，孟鎖蘭

(河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北石家莊050021)

飽和砂土液化判別是巖土工程勘察非常重要的一項(xiàng)工作，目前國(guó)內(nèi)多采用飽和砂土層標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行液化判別。不同行業(yè)對(duì)飽和砂土液化的判別方法不同，其間存在較大差異。經(jīng)過(guò)對(duì)相同場(chǎng)地條件下不同規(guī)范液化判別的分析比較，總結(jié)規(guī)范間的主要差別在于:采用經(jīng)驗(yàn)公式不同，對(duì)粘粒含量的影響考慮不同，對(duì)地下水位變化、場(chǎng)地挖填影響的考慮不同。

巖土勘察；液化判別；差異分析

對(duì)飽和無(wú)粘性土(砂土)和少粘性土(粉土)(以下簡(jiǎn)稱砂性土)震動(dòng)液化進(jìn)行判別是巖土工程勘察非常重要的一項(xiàng)工作，Seed“簡(jiǎn)化法”和文獻(xiàn)［7］的液化判別方法，是2個(gè)最有代表性的方法，我國(guó)其它規(guī)范的液化判別方法的基本思想大多來(lái)源于此［1］。Seed“簡(jiǎn)化法”綜合考慮了判別點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)、地震震級(jí)、標(biāo)貫擊數(shù)等，能較好運(yùn)用于各種工程場(chǎng)地；國(guó)內(nèi)規(guī)范法多屬于經(jīng)驗(yàn)法，簡(jiǎn)單實(shí)用，易于掌握，影響判別的相關(guān)參數(shù)有地震烈度、地下水位、砂土密實(shí)度和粘粒含量［2］。目前國(guó)內(nèi)多采用飽和砂性土層的標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行液化復(fù)判，代表性的規(guī)范見(jiàn)文獻(xiàn)［6-8］。在相同烈度下，國(guó)內(nèi)規(guī)范與國(guó)外改進(jìn)seed法相比總體偏于安全［3-4］。文獻(xiàn)［6］在工程正常運(yùn)行時(shí)地下水位埋深減小或場(chǎng)地挖方條件下，液化判別偏于安全［5］。

水利工程中涉及水閘、堤壩、跨渠橋梁、樓房等建筑物，不同建筑物場(chǎng)地的地質(zhì)勘察評(píng)價(jià)需要采用不同行業(yè)的規(guī)范。工作中發(fā)現(xiàn)同一場(chǎng)地或鄰近場(chǎng)地不同建筑物，采用不同行業(yè)規(guī)范進(jìn)行地震液化判別，結(jié)果有的相近、有的差別較大。本文選擇2個(gè)水利工程場(chǎng)地(為了簡(jiǎn)化各場(chǎng)地選用1個(gè)鉆孔)，分別采用上述3規(guī)范進(jìn)行地震液化判別，由判別結(jié)果入手，分析規(guī)范間差別的大小及造成差別的原因。

1 液化判別

1.1 基本情況

(1)場(chǎng)地1位于衡水市西部的東安莊村石津灌區(qū)支渠上。場(chǎng)區(qū)為沖洪積平原地貌，地面高程約25.4m。渠道挖深2m，底寬3m，擬建跨渠橋梁。

場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.10g，地震烈度Ⅶ度，屬設(shè)計(jì)地震第一組。

根據(jù)文獻(xiàn)［6］，深度15m范圍內(nèi)初判可能液化土層標(biāo)貫試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況見(jiàn)表1，試驗(yàn)點(diǎn)號(hào)K1-1～K1-10。

(2)場(chǎng)地2位于邢臺(tái)市巨鹿縣楊武鄉(xiāng)村東老漳河上。場(chǎng)區(qū)為沖洪積平原地貌，老漳河寬約90m，河底高程約21m，兩岸地面高程約27.6m，擬建跨渠橋梁。

表1 標(biāo)貫試驗(yàn)數(shù)據(jù)及代表土層情況匯總

場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.10g，地震烈度Ⅶ度，屬設(shè)計(jì)地震第二組。

根據(jù)文獻(xiàn)［6］，深度15m范圍內(nèi)初判可能液化土層標(biāo)貫試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況見(jiàn)表1，試驗(yàn)點(diǎn)號(hào)K2-1～K2-3。

1.2 液化判別

飽和砂性土地震液化判別的條件，文獻(xiàn)［7］是實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)小于按公式計(jì)算的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)時(shí)，應(yīng)判為液化土。文獻(xiàn)［6］、文獻(xiàn)［8］是修正后的標(biāo)貫擊數(shù)小于按公式計(jì)算的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)時(shí)，應(yīng)判為液化土。

根據(jù)上述場(chǎng)地條件，采用文獻(xiàn)［6］對(duì)地面下15m以內(nèi)砂性土，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)法進(jìn)行地震液化復(fù)判，結(jié)果見(jiàn)表2，場(chǎng)地1、場(chǎng)地2土層均為可能發(fā)生液化的土層。

表2 采用不同規(guī)范進(jìn)行液化判別匯總

采用文獻(xiàn)［7，8］分別進(jìn)行復(fù)判，地下水位埋深按抬升后水位埋深，判別結(jié)果見(jiàn)表2。場(chǎng)地1土層均為不液化，與文獻(xiàn)［6］判別結(jié)果相反。場(chǎng)地2土層K2-1試驗(yàn)點(diǎn)不液化、其它點(diǎn)均為液化，與文獻(xiàn)［6］判別結(jié)果相近。

1.3 液化判別結(jié)果差異分析

1.3.1 液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的計(jì)算

文獻(xiàn)［6］基本采用文獻(xiàn)［7］2001版在地面下15m范圍內(nèi)液化判別公式，雖然文獻(xiàn)［7］2010版對(duì)2001版公式進(jìn)行了合并調(diào)整，但總體變化不大，可以認(rèn)為2規(guī)范計(jì)算公式大致相同。然而，計(jì)算結(jié)果仍存在明顯差別。

K1-5～K1-8、K2-2試驗(yàn)點(diǎn)，文獻(xiàn)［6］比文獻(xiàn)［7］臨界標(biāo)貫擊數(shù)低2.5～5.7擊。對(duì)照公式及使用注解分析，原因在于粘粒含量的影響。文獻(xiàn)［6］當(dāng)土層粘粒含量小于3%時(shí)取3%，其它取實(shí)測(cè)值；文獻(xiàn)［7］當(dāng)土層粘粒含量小于3%或?yàn)樯巴習(xí)r應(yīng)采用3%，其它取實(shí)測(cè)值。K1-5～K1-8、K2-2試驗(yàn)點(diǎn)土層為粉砂，實(shí)際粘粒含量5.1%～9.8%，“水規(guī)”按實(shí)測(cè)值計(jì)算，文獻(xiàn)［7］按3%計(jì)算，結(jié)果文獻(xiàn)［6］比文獻(xiàn)［7］計(jì)算臨界標(biāo)貫擊數(shù)明顯偏低。

K1-1試驗(yàn)點(diǎn)文獻(xiàn)［6］比文獻(xiàn)［7］計(jì)算臨界標(biāo)貫擊數(shù)高0.7擊，原因是標(biāo)貫點(diǎn)深度的影響，文獻(xiàn)［6］當(dāng)標(biāo)貫點(diǎn)在地面以下5m以內(nèi)的深度時(shí)應(yīng)采用5m計(jì)算，文獻(xiàn)［7］沒(méi)有這個(gè)要求。

其它試驗(yàn)點(diǎn)文獻(xiàn)［6］與文獻(xiàn)［7］計(jì)算臨界標(biāo)貫擊數(shù)相近。

文獻(xiàn)［8］液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的計(jì)算，采用的公式與文獻(xiàn)［6，7］完全不同，粘粒含量取實(shí)測(cè)值，計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)［6，7］相比，均存在較大差別，淺層略高深層偏低。

1.3.2 對(duì)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)的修正

文獻(xiàn)［6，8］液化判別，對(duì)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)均進(jìn)行了修正。

文獻(xiàn)［6］考慮標(biāo)貫試驗(yàn)時(shí)與工程正常運(yùn)用時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)的埋深和地下水位埋深變化的影響，對(duì)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行修正。場(chǎng)地1計(jì)算修正系數(shù)0.12～0.4，場(chǎng)地2計(jì)算修正系數(shù)0.83～0.89，修正系數(shù)隨深度增加而增大。場(chǎng)地1修正系數(shù)明顯小于場(chǎng)地2，原因在于：工程正常運(yùn)行時(shí)與標(biāo)貫試驗(yàn)時(shí)相比，場(chǎng)地1地下水位埋深抬高21m，上覆土層減薄2m；場(chǎng)地2地下水位埋深抬高2m，上覆土層厚度未變。

文獻(xiàn)［8］考慮標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)處土的總上覆壓力，對(duì)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行修正，場(chǎng)地1計(jì)算并查表得修正系數(shù)1.21～0.55，場(chǎng)地2修正系數(shù)1.05～0.72，修正系數(shù)隨深度增加而減小，淺層修正系數(shù)大于1，對(duì)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行放大，深度越淺，放大越多；深層修正系數(shù)小于1，對(duì)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行折減，深度越大，折減幅度越大。

文獻(xiàn)［7］采用實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)，未進(jìn)行修正。

2 結(jié)語(yǔ)

文獻(xiàn)［6-8］均為國(guó)內(nèi)現(xiàn)行有效常用規(guī)范，標(biāo)貫液化判別公式都是在多年地震資料的基礎(chǔ)上總結(jié)得出的，且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐驗(yàn)證，具有合理性、實(shí)用性。但相同場(chǎng)地采用3規(guī)范進(jìn)行液化判別，場(chǎng)地1出現(xiàn)截然相反的結(jié)果，場(chǎng)地2基本相近，分析原因主要有：采用經(jīng)驗(yàn)公式不同，對(duì)粘粒含量的影響考慮不同，對(duì)地下水位變化、場(chǎng)地挖填影響的考慮不同。這些原因中，又以地下水位埋深在工程正常運(yùn)行時(shí)與標(biāo)貫試驗(yàn)時(shí)變化之影響為最。

規(guī)范間地震液化判別方法的不協(xié)調(diào)性，需要相關(guān)部門及業(yè)內(nèi)專家溝通解決，并對(duì)文獻(xiàn)［6］修正實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)的公式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以利生產(chǎn)人員的應(yīng)用。

［1］陳國(guó)興，胡慶興，劉雪珠.關(guān)于砂土液化判別的若干意見(jiàn)［J］.地震工程與工程振動(dòng)，2002，22(01).

［2］李濤濤，陶凱.基于標(biāo)貫的國(guó)內(nèi)外砂土液化判別方法［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2015(05).

［3］劉啟旺，楊玉生，劉小生，等.標(biāo)貫擊數(shù)液化判別方法的比較［J］.地震工程學(xué)報(bào)，2015(03).

［4］林華國(guó)，賈兆宏，張立麗.砂土液化判別方法研究［J］.巖土工程技術(shù)，2007(02).

［5］楊玉生，劉小生，趙劍明，等.標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)的挖填方校正方法研究［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2014(01).

［6］GB50487-2008.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

［7］GBJ5001-2010.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［8］JTG C20-2011.公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

TU441

B

1672-2469(2017)03-0048-03

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2017.03.019

2017-01-17

韓勝杰(1965年—)，男，高級(jí)工程師。