饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算.总结

1、液化土的判别与计算一、判别依据建筑抗震设计规范 GB50011-2010：第条：饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和处理，6 度时，一般情况下可不进行判别与处理， 但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7 度的要求进行判别与处理， 7 9 度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别与处理。第条（本人加注： 此属强制性条文）：地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除 6 度外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。 （注：本条饱和土液化判别不含黄土、粉质粘土）第条：当饱和粉土、或饱和砂土的初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应

2、采用标准贯入试验判别法判别地面以下20m 范围内土的液化；但对本规范第条规定可不进行天然地基和基础的抗震承载力验算的各类建筑可只判别地面以下15m 范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数N0（不经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应别为液化土。【第条：1 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑； 2 地基主要受力层 系指条形基础底面下深度 3b（b 为基础底面宽度）、独立基础下 1.5b，且厚度不小于 5m 的范围 范围内不存在软弱粘性土层（指 7 度、 8 度和 9 度时，地基承载力特征值分别小于 80、100 和 120kpa 的土层）的建筑： 1）一般的单层厂房和单层

3、空旷房屋、 2）砌体房屋、 3）不超过 8 层且高度在 24m 以下的一般民用框架和框架 抗震墙房屋、 4）基础荷载与“ 3）项”相当的多层框架房屋和多层混凝土抗震墙房屋】二、判别方法第条：饱和粉土及饱和砂土的液化判别1、地质年代为晚更新世（Q3）及以前的地层， 7、8 度时可判别为不液化。2、粉土的粘粒（粒径 <0.005 的颗粒）含量百分率： 7 度、 8 度和 9 度分别不小于 10、13 和 16 时可判别为不液化。3、浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：1）du>d0+db-22）dw> du +d b-33）

4、du+ dw>1.5d 0 +2db-4.5式中du-上覆非液化土层厚度（ m），计算时宜将其内淤泥及淤泥质土层扣除；dw-地下水位深度（ m），宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用； 当区域地下水位处于变动状态时， 应按不利的情况考虑。db- 基础埋置深度（ m），不超过 2m 时应采用 2m；d0- 液化土特征深度（ m），按下表采用：土名7 度8 度9 度粉土678砂土7891、标准贯入锤击数临界值Ncr1）标准贯入锤击数临界值Ncr 计算公式液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr 按下式 GB50011-2010 第条式（ ）计算：Ncr =N0ln(0.6

5、 ds+1.5)-0.1 dw3/ pc式中 N 0- 液化判别标准贯入锤击数基准值，可按下表取值：设计地震基本加速度值（g）0.100.150.200.300.40标准贯入锤击数基准值N0710121619ds- 饱和土标准贯入试验点深度（ m）（取试验点的底界深度） ；dW地下水位深度（ m）（取被计算孔的稳定水位深度） ；pc粘粒百分率含量，当小于3 或为砂土时取3（此时实际3 / pc =1），这里须注意一点，当不是砂土且不小于3 时应按实际值代入计算 ； 调整系数，设计地震分组为第一组，取0.80; 第二组取 0.95; 第三组取 1.05 。2）当饱和土标准贯入锤击数 Ni （不经

6、杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判别为液化土。2、液化指数 I iE1）液化指数 I iE 计算公式“IiE”计算公式见 GB50011-2010-4.3.5式 :nI lE 1-N i /Ncri diWii 1式中 n- 判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数Ni 、NCri 分别为 i 点标准贯入锤击数的试验值与临界值，当实测值大于临界值时应取临界值；当只须判别 15m范围深度内的液化时，15m以下的实测值可按临界值采用；di -i 点所代表的土层厚度（ m），可取与该标贯试验点相邻的上、下两标贯试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位埋深，下界不深于液化深度

7、；Wi -i 土层单位土层厚度的层位影响权函数值（单位为-1），当该m层中点深度不大于5m时应采用 10，等于 20m时应取 0 值， 520m时应按线性内插法取值 。： 本人建议从小于5m至等于 20m的线段平分为16 段（从 <5m、 5、 6 20），则计求以下各中点深度Wi 可按Wi=9.375-0.625(i-5)计算（结果按4 舍5入取值,精确到0.01 ） ,式中i为计算层的中点深度, 单位为m。： 这里必须注意: 计算公式计算的IiE 是每个钻孔各标准贯入试验点总数之和, 即同时存在饱和粉土与饱和砂土时, 应一并计算。2）液化等级判别液化等级与液性指数的对应关系表液化等级

8、轻微中等严重液性指数I iE0<I iE 66<IiE 18IiE >18三、计算实例1、实例资料1）、资料表N土层名称层底深度标贯试验点底深 ds锤击数0（m）（ m）备注及序号（击）粉质粘土3.25（ 1） 1.3019（ 2） 2.6517（ 3） 3.759粉土6.15（ 4） 5.058（ 5） 6.107粉砂8.20（ 6） 7.059（ 7） 8.107圆砾17.20注: 标贯试验点底深栏“（ 1）1.30”中（”1 ）”为试验点编号 i.余同。 W i 见液性指数计算一节。2）、地下稳定水位埋深有两种情况 : 一是 3.40m, 二是 1.95m；粉土粘粒含量

9、 68%（平均值 7.4%）；场地抗震设防烈度 7 度，设计地震分组第一组。2、计算与评价:1）标准贯入锤击数临界值Ncr 计算与判别（1）己知水位埋深 dw =3.40m，则 0.1 dw=0.34； 按规范规定，液化判别标准贯入锤击数基准值N0=10; =0.8. 则 N0=8；粉土中粘粒含量百分率平均7.4，其3 / pc =0.637 ，粉砂按规范规定取3%，其3 / pc =1。分别代入后：粉土的 N03/ pc =， Ncr =4.752 ln(0.6 ds+1.5)-0.34；粉砂的 N03 / pc =8，Ncr =8ln(0.6 ds+1.5)-0.34计算标准贯入锤击数临界

10、值Ncr 。N3： Ncr =5.096 ln(0.6× 3.75+1.5)-0.34=5.00 <N3=9 击 , 为不液化土N4： Ncr =5.096 ln(0.6× 5.05+1.5)-0.34=5.97 <N4=8 击 , 为不液化土N5： Ncr =5.096 ln(0.6× 6.10+1.5)-0.34=6.63 <N5=7 击 , 为不液化土N6： Ncr =8 ln(0.6×7.05+1.5)-0.34 =11.25>N6=9 击 , 为液化土N7： Ncr =8 ln(0.6×8.10+1.5)-0.

11、34 =12.08>N7=7 击 , 为液化土（2）己知水位埋深dw =1.95m，则 0.1 dw=0 .195；其他条件未变 , 分别代入后：粉土的N =4.752 ln(0.6 ds+1.5)-0.195；粉砂的 N =8ln(0.6crcrds+1.5)-0.195计算标准贯入锤击数临界值N 。crNN=5.096 ln(0.6× 3.75+1.5)-0.195 =5.74 <N=9 击 , 为不液化土3：cr3NN=5.096 ln(0.6× 5.05+1.5)-0.195 =6.07 <N=8 击 , 为不液化土4：cr4NN=5.096 ln

12、(0.6× 6.10+1.5)-0.195 =7.37 >N=7 击 , 为液化土5：cr5NN=8 ln(0.6×7.05+1.5)-0.195=12.41 >N=9 击 , 为液化土6：cr6NN=8 ln(0.6×8.10+1.5)-0.195=13.24 >N=7 击 , 为液化土7：cr72）液性指数计算（ 1） i 点所代表的土层厚度di 计算根据资料表，i点所代表的土层厚度di 计算成果如下：d3=（5.05+3.75）/2-3.40=1.00（m）或 d3=（5.05+3.75） /2-3.25=1.15（ m）注：前式取“ 3.

13、40”是上界不高于地下水位埋深3.40m，后式取“ 3.25”是水位高于本试验层上界（顶板） 。d4=（6.10+5.05） /2-（5.05+3.75）/2=（6.10-3.75） /2=1.175（m）d5=6.15-（6.10+5.05） /2=0.575（ m）注：取“ 6.15”是下界不深于液化深度,d7 处“ 8.20”情况相同。d6=（8.10+7.05）/2-6.15=1.425（ m）d7=8.20-（8.10+7.05） /2=0.625（ m）（ 2） i 点所在土层的中点深度 zi 及对应层位影响权函数值计算根据资料表， 计算 i 点所在土层的中点深度 zi（等于 i

14、点所在土层的的上界加 i 点所代表的土层厚度 di 的二分之一），并计算确定 Wi 的值：Z3=3.40+ d3/2=3.90（m），W3=10或 Z3=3.25+ d3/2=3.825（m），W 3=10Z4=3.75+ d4 /2=3.75+1.175/2=4.338（ m）， W4=10Z5=5.05+d5/2=5.05+0.575/2 =5 .338（m），W5=9.375-0.625×(5.338-5)=9.16Z6=6.15+d6/2=6.15+1.425/2=6.863（m），W 6=9.375-0.625× (6.863-5)=8.21Z7=7.05+d5/

15、2=7.05+0.625/2=7.363（m）W7=9.375-0.65×(7.363-5)=7.90 以上计算表明 :标准贯入试验i 点所在土层的中点深度zi 等于上一土层厚度底界深度加上 i 点所在土层厚度的一半。（1）地下水位埋深3.40m 时:IiE =（ 911.25）× 1.42 × 8.21+ （ 712.08）× 0.62 × 7.90 =2.34+2.08=4.42 <6, 轻微液化（ 2）地下水位埋深 1.95m 时: I iE=（ 77.37）× 0. 75× 9.16+ （ 9 11.25）&#

16、215; 1.42 × 8.21+ （ 712.08）× 0.62 × 7.90=0.26+2.34+2.08=4.68<6, 轻微液化（ 4）标准贯入锤击数临界值 Ncr 及液性指数计算成果土标贯底深标 贯 击临界值 Ncri 试点土层i 点土层中点深影响权函液化指数层dsi（ m）数（击）厚度 dhi（ m）度 dzi（ m）数值 WiIiE粉3.7595.00（5.74）1.153.82510土5.0585.97（6.04）1.1754.338106.1076.63（7.37）0.5755.3389.16粉砂7.05911.25（12.41） 1.05

17、6.7258.214.42（4.68）8.10711.08（13.24）0.6257.3637.90注 :上表中临界值 Ncr 与液化指数 IiE 两栏内黑色为地下水位埋深3.40m 时计算结果，红色为水位 195m时的结果。3）场地水位埋深3.40m，略低于粉土顶界，表明粉土的大部分与其下粉砂处于地下水位之下， 属应进行液化判别的饱和土层。 粘粒分析表明， 粉土中含量百分率 6 8（平均值 7.4）小于规范规定抗震设防烈度 7 度场地所对应的“ 10”，初判地震时可能产生液化；经标准贯入试验判别法判别，粉土的标准贯入锤击数 N0（见资料表， 未经杆长修正） 大于液化判别标准贯入锤击数临界值 Ncr 见本节 （4）标准贯入锤击数临界值 Ncr 及液性指数计算成果表 ，为不液化土层；当地下水位埋深 1.95m 时,孔深 6.10m 处标准贯入锤击数 N0 小于液化判别标准贯入锤击数临界值 Ncr , 为液化土 ; （两种水位条件下）粉砂的标准贯入锤击数 N0 小于液化判别标准贯入锤击数临界值 Ncr 见本节（ 4）标准贯入锤击数临界值 Ncr 及液性指数计算成果表 ，为液化土层。液性指数 IiE =4.42（4.68），液化等级轻微。书是我们时代的生命 别林斯