美国NCEER-工作组推荐的使用静力触探进行液化判别的方法.docx

美国NCEER 工作组推荐的液化判别方法:美国NCEER 工作组推荐的方法是在简化Seed法的基础改进而成的，叙述如下：（1）概述简化Seed法的分析分为以下几个步骤。(a) 针对适合的土类。一般而言，土体在具备以下特征时容易液化：级配均匀、土颗粒没有棱角、处于松散状态、新近沉积、土颗粒间胶结程度低、没有经过预压或地震振动。(b) 判明地下水位。土体必须位于地下水位以下。(c) 计算地震产生的循环应力比（CSR）。在分析液化时，首先需要确定的就是循环应力比，其中一个主要的计算参数是地面峰值加速度，大量研究实例表明，当小于0.10g或地方震级（local magnitude）小于5级时，场地不需要进行液化分析。(d) 通过静力触探试验孔计算循环抗力比（CRR）。若CRR小于CSR，则会发生液化，反之则不会。(e) 确定安全系数（FOS）。即CRR/CSR。（2）确定地震产生的循环应力比CSR首先假定一个水平地面下存在一个具有单位宽度和长度的土柱，当地面在地震荷载作用下产生最大加速度为的水平运动，如图1所示，土柱的重量为，其中为土体容重，为距地表深度。作用在土柱上的水平地震荷载为： （1）式中，作用在单位宽度和长度的土柱上的水平地震荷载，kN；m土柱的总质量，其值为，kg；土柱的总重量，对于单位宽度和长度的土柱，其值为；土体的总容重，kN/m3；土柱距地表的深度；土柱运动的加速度；地面水平最大加速度；土柱底部的总上覆应力，kPa。图1 假想土柱在地震荷载作用下的刚体运动如图1所示，在水平方向上进行力的合成后，作用在刚体土柱上的荷载等于其底部的最大剪力，考虑土柱具有单位长度和宽度，因此即为最大剪应力： （2）上式两边同除以上覆有效应力，则有： （3）由于在地震荷载作用下，土柱事实上并非保持刚体，其本身是可变形的，因此在上式的右侧需乘以一个与深度相关的应力折减系数，即： （4）随深度的增加呈非线性减小的规律，美国国家地震委员会（NCEER）建议，从工程实用的角度出发，可按下式确定： （5）由于地震时土层中任一点剪应力的时程变化呈不规则形状，具体应用时需将其用等效的平均剪应力代替，即，将其代入式（3），得到循环应力比为： （6）（3）确定循环抗力比（CRR）循环抗力比反映了在地震荷载作用下土体的抗液化强度，可以采用室内动三轴试验或标准贯入、静力触探以及波速试验等原位试验来进行评价，由于砂性土的不扰动样取样相对困难且价格昂贵，因此原位试验是目前工程界较为常用的评价方法，其中，标贯和静力触探以其相对成熟的试验方法和丰富的经验数据，应用较为广泛。以下介绍采用静力触探试验指标确定CRR的具体步骤。由于土层上覆应力对 CPT 锥尖阻力有较大影响，即相同性质的土层在不同的深度，其 CPT 探头阻力是不同的，因此需对 CPT 锥尖阻力进行归一化。在考虑初始有效应力和标准大气压力Pa(=100 kPa)的前提下，对静探指标的贯入阻力(锥尖阻力 qc与侧壁摩阻力 fs)进行了修正，即 （7） （8） （9） （10）式中：qc实测的锥尖阻力，kPa；fs实测的侧壁摩阻力 圆锥贯入阻力归一化因子，；Pa1个大气压力，取100kPa；n随土的类型变化的指数。对粘性土，n=1；对纯净砂，n=0.5；对粉土和砂质粉土，n在0.51取值；归一化的无量纲的锥尖阻力。首先，取n=1计算Q 值和 F 值。根据计算出的 Q 和 F 值，就可以按下式（11）计算土的特性指数Ic，即 （11） 当I c2.6 时可以认为土层不会发生液化；当I c2.6 时，取n=0.5重新计算Q 值和值。根据n=0.5计算出的 Q 和 F 值，重新按式（11）计算土的特性指数Ic。当I c2.6 时可以认为土层是非塑性的、颗粒状的，I c值可以用于液化判定；当I c2.6 时，取n=0.7重新计算qc1N和I c值，以用于液化的判定。计算出归一化锥尖阻力值后，得出等价的纯净砂归一化贯入阻力： （12）式中：Kc为土性修正系数。当I c1.64 时，则取Kc = 1.0；当I c1.64时，则有： （13）当I c2.6，可停止计算。对地震震级MS=7.5的纯净砂土的抗液化应力比为： ，( 50 （14） ，50 ( 160 （15）式中： (是修正到 100kPa 的锥尖阻力值。对于其余震级下的CRR，可以乘以震级比例系数（MSF）来获得，即： （16）根据2001年美