场地地基和基础

本章提要:①建筑场地、场地土及场地覆盖层厚度的基本概念；②场地土类型和场地类别的划分方法；③天然地基及基础抗震承载力验算的一般原则；④地基土液化的原因及危害，场地上液化的判别方法，可液化地基和软土地基的抗震措施等。主要内容:场地天然地基与基础的抗震验算液化土与软土地基桩基的抗震设计本章提要及主要内容2.1场地Site地震对结构的破坏作用可分为两种类型：场地和地基的破坏作用以及场地的地震动作用。

场地和地基的破坏作用一般是指造成建筑破坏的直接原因,是由于场地和地基稳定性引起的。如：地面破裂、滑坡、坍塌等。这种破坏作用一般是通过场地选择和地基处理来减轻地震灾害的。为此要确定工程场地的设计地震动参数(designparametersofgroundmotion),即抗震设计用的地震加速度（速度、位移）时程曲线、加速度反应谱和峰值加速度。

场地的地震动作用(earthquakeaction)是指由于强烈地面运动引起地面设施振动而产生的破坏作用。减轻它所产生的地震灾害的主要途径是进行合理的抗震和减震设计并采取抗震和减震措施。

场地是抗震计算的基本依据之一。对混凝土结构和钢结构而言，场地类别与建筑物所受地震作用（地震力）有直接关系。完全相同的两个建筑物因建造在两个不同的场地上，其地震力可以有两倍以上的差别。

场地——指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2的平面面积。

场地土——指场地范围内的地基土。

地基——建筑基础下受力范围内的土层。

多次震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑震害不同，工程地质条件对地震破坏的影响很大，常有地震烈度异常现象，即“重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾”。2.1场地Site

为了合理地选择建筑场地和合理估计场地的动力放大效应以达到经济和安全的目的，必须对场地所在地段的抗震危险性及场地类别进行划分。

《抗震规范》按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震有利、不利和危险的地段，favourable、unfavourable、dangerousarea。

地段类别

地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段

软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断层破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位2.1场地Site一、场地土及场地覆盖层厚度1、场地土的类型根据震害调查，即使在同一烈度区内，由于场地土质条件的不同，建筑物的震害也有很大差异。在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表现较好；在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，在软弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏。多层土时，如夹有硬土层，使土层自振周期缩短，刚性建筑震害重；如夹有软土层，则相反。场地土类型：为确定场地类别而对场地土刚度所作的类型划分。主要研究地面以下20m且不超过场地覆盖层厚度以内的各层土。

2.1场地Site

场地土对建筑物震害的影响，主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关，而对于场地土类型的划分，则有两种划分方法：

（1）基本划分法——定量指标，根据常规勘探资料按其等效剪切波速划分；

。2.1场地Site地震发生后，从震源开始，通过地震波的传递而影响到地面及其上的建筑物。地震波有纵、横之分。横波（剪切波）在土层中传递的速度（非质点振动速度），称为土层剪切波速，剪切波速的大小与介质（土层）的密度和剪切模量有关，如以

代表剪切波速，则理论计算公式为：

2.1场地Site——土层等效剪切波速(m/s)；——计算深度（m)，取覆盖层厚度和20m二者的较小值；——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；——计算深度范围内第土层的厚度(m)；——计算深度范围内第土层的剪切波速(m/s)；——计算深度范围内土层的分层数。——土层的剪切模量，是来自材料力学的基本公式；——土层的密度；——土层的压缩膜量；——土层的泊松比。

（2）综合划分法——定性指标，参照一般岩土状态描述来分类。丁类建筑及不超过10层和高度不超过30m的丙类建筑，当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状划分土的类型。表2.2土的类型划分和剪切波速范围2.1场地Site淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，的填土，流塑黄土软弱土稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,可塑黄土,的粘性土和粉土,的填土中软土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，的粘性土和粉土，坚硬黄土中硬土稳定岩石，密实的碎石土坚硬土或岩石土层剪切波速范围(m/s)

岩土名称和性状土的类型---地基土静承载力标准值（kPa）

2、场地覆盖层厚度我国《抗震规范》规定建筑场地覆盖层厚度的确定，应符合下列要求：（1）一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。（2）当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层，且下卧岩土的剪切波速不小于400m/s，可按地面至该土层顶面的距离确定。（3）剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层。（4）土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。2.1场地Site二、场地类别

《抗震规范》指出：建筑的场地类别，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表2.3划分为四类。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度且其值处于表2.3所列场地类别分界线附近时，应允许按插值方法确定地震作用计算所用的设计特征周期。表2.3各类建筑场地的覆盖层厚度（m）2.1场地Site场地存在发震断裂时，应对断裂的工程影响进行评价，并应符合下列要求：1、对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响：（1）抗震设防烈度小于8度；（2）非全新世活动断裂；（3）抗震设防烈度为8度和9度时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。2、对不符合上述规定的情况，应避开主断裂带。其避让距离不宜小于表2.4对发震断裂最小避让距离的规定。烈度建筑抗震设防类别甲乙丙丁8专门研究300200—9专门研究500300—表2.4发震断裂的最小避让距离（m）2.1场地Site

当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定，在1.1~1.6范围内采用。

场地岩土工程勘察，应根据实际需要划分对建筑有利、不利和危险的地段，提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性（如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等）评价，对需要采用时程分析法补充计算的建筑，尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。2.1场地Site例1：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。层底深度(m)土层厚度(m)土的名称剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥质粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥质粘土200632.9细砂31069.56.5砾混粗砂520解：（1）确定地面下20m表层土的场地土类型淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，的填土，流塑黄土软弱土稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,可塑黄土,的粘性土和粉土,填土中软土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，的粘性土和粉土，坚硬黄土中硬土稳定岩石，密实的碎石土坚硬土或岩石土层剪切波速范围(m/s)

岩土名称和性状土的类型例1：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。层底深度(m)土层厚度(m)土的名称剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥质粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥质粘土200632.9细砂31069.56.5砾混粗砂520解：（1）确定地面下20m表层土的场地土类型

~80

3~15

3~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）场地类型（2）确定覆盖层厚度（3）确定建筑场地类别属于中软土属于Ⅲ类场地例2无土的剪切波速资料时场地类别的确定。题表2-2为8层、高度为29m丙类建筑的场地地质钻孔资料（无剪切波速资料），试确定该场地类别。淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，的填土，流塑黄土软弱土稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,可塑黄土,的粘性土和粉土,填土中软土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，的粘性土和粉土，坚硬黄土中硬土稳定岩石，密实的碎石土坚硬土或岩石土层剪切波速范围(m/s)

岩土名称和性状土的类型【解】场地覆盖层厚度＝20.70m＞20m，故取场地计算深度。本例在计算深度范围内有4层土，根据杂填土静承载力特征值，查表取其剪切波速值；根据粉质黏土、黏土静承载力特征值分别为和，以及中密的细砂，由表查得，他们的剪切波速值范围均在250～140m／s之间，现取其平均值。得:查表可知，该建筑场地为Ⅱ类场地。2.1场地Site三、场地卓越周期

场地卓越周期或固有周期是场地的重要地震动参数之一，它的长短随场地土类型、地质构造、震级、震源深度、震中距大小等多种因素而变化。场地卓越周期可根据剪切波重复反射理论按下式计算：

（2.3）

卓越周期越长，则场地土越软；反之，卓越周期短，则场地土就硬。

震害表明，当建筑物的自振周期与场地卓越周期相等或相近时，建筑物与场地发生共振，则建筑物的震害往往趋于严重。因此，抗震设计中应使两者的周期避开，避免这一现象的发生。2.1场地Site天然地基的震害特点：1）一般情况下，地基具有较好的抗震能力，震害较少.一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，地基承载能力在长期自重作用下有所提高；地震时，荷载增大，但短时效应使其承载能力也有提高。2）不同基础类型，震害差异明显。桩基比筏基好，深基比浅基好，条基比独基好3）高压缩性饱和软黏土和强度较低的淤泥质土，在地震中发生不同程度的震陷、倾斜。杂填土、回填土，在地震中也会发生震陷。还有较严重的是地基的液化。地基一旦发生破坏，震后的修复加固就相当困难，有时甚至是不可能的，所以也应对地基的震害现象进行深入分析，并在设计时采取相应的抗震措施。

2.2天然地基与基础的抗震验算naturalground

andbase一、不进行天然地基及基础抗震验算的建筑《规范》规定，可不进行地基及基础抗震承载力验算：1砌体房屋。2地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋；2）不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；3）基础荷载与2）相当的多层框架厂房；3可不进行上部结构抗震验算的建筑。注：其中软弱黏性土层指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。2.2天然地基与基础的抗震验算二、天然地基在地震作用下的抗震承载力验算1、地基土抗震承载力我国《规范》规定：天然地基基础抗震验算时，应采用地震效应标准组合，且地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算。地基抗震承载力应按下式计算：2.2天然地基与基础的抗震验算式中——调整后的地基抗震承载力；——地基抗震承载力调整系数，应按表2.5采用；——深宽修正后的地基承载力特征值，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007采用。

2.2天然地基与基础的抗震验算表2.5地基抗震承载力调整系数

2、地震作用下天然地基的抗震验算

天然地基抗震验算一般是采用拟静力法，即等效静力法，即先求出地震作用的等效静力值，然后按静力设计计算的办法来验算地基的强度和稳定性。2.2天然地基与基础的抗震验算验算内容：竖向承载力验算（通常认为：基础抗水平地震作用能力足够）。

验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求：——地震作用效应标准组合的基础底面平均压力；——地震作用效应标准组合的基础边缘最大压力。高宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现拉应力；其它建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。seismiccheckingcomputationofseismicbearingcapacityofnaturalfoundationandbase解：独基宽度受柱距影响取3.2m，独基底面另一尺寸经试算后取4.3m，见实例3图。首先进行承载力特征值的深、宽修正。地基规范中地基承载力特征值的深、宽修正公式为：和基底以下土的重度自地基规范表5．2．4可以查出，对于e及均小于0.85的粘性土，宽度修正系数应取0.3；深度修正系数应取1.6。基础底面以上土的加权平均重度一般可均取。将；b＝3.2m和基础埋深d=3m代入上式，得例3：该框架10层34m高，房屋所在地区设防烈度为8度，建于Ⅲ类场地之上，设计地震分组为第二组，场地特征周期达到0.55s。框架横向为双跨，跨度分别为5.4m与6.6m，柱距为3.6m。作用在一层中柱柱底的内力为，轴力N=2627kN；弯矩M=568kNm：剪力V＝189kN。地质资料中地表下2m多深处开始为粉质粘土，孔隙比e＝0.787，液性指数，承载力特征值为l80kPa，土层厚度约为6～7m，地下水在-8m以下。试进行独基的抗震验算。2.2天然地基与基础的抗震验算seismiccheckingcomputationofseismicbearingcapacityofnaturalfoundationandbase解：独基宽度受柱距影响取3.2m，独基底面另一尺寸经试算后取4.3m，见实例3图。

自规范表4．2．3中查出应取1.3。作用于基础底面的轴压力例3：该框架10层34m高，房屋所在地区设防烈度为8度，建于Ⅲ类场地之上，设计地震分组为第二组，场地特征周期达到0.55s。框架横向为双跨，跨度分别为5.4m与6.6m，柱距为3.6m。作用在一层中柱柱底的内力为，轴力N=2627kN；弯矩M=568kNm：剪力V＝189kN。地质资料中地表下2m多深处开始为粉质粘土，孔隙比e＝0.787，液性指数，承载力特征值为l80kPa，土层厚度约为6～7m，地下水在-8m以下。试进行独基的抗震验算。2.2天然地基与基础的抗震验算seismiccheckingcomputationofseismicbearingcapacityofnaturalfoundationandbase解：独基宽度受柱距影响取3.2m，独基底面另一尺寸经试算后取4.3m，见实例3图。

基础底面平均压力：例3：该框架10层34m高，房屋所在地区设防烈度为8度，建于Ⅲ类场地之上，设计地震分组为第二组，场地特征周期达到0.55s。框架横向为双跨，跨度分别为5.4m与6.6m，柱距为3.6m。作用在一层中柱柱底的内力为，轴力N=2627kN；弯矩M=568kNm：剪力V＝189kN。地质资料中地表下2m多深处开始为粉质粘土，孔隙比e＝0.787，液性指数，承载力特征值为l80kPa，土层厚度约为6～7m，地下水在-8m以下。试进行独基的抗震验算。2.2天然地基与基础的抗震验算seismiccheckingcomputationofseimicbearingcapacityofnaturalfoundationandbase例3：该框架10层34m高，房屋所在地区设防烈度为8度，建于Ⅲ类场地之上，设计地震分组为第二组，场地特征周期达到0.55s。框架横向为双跨，跨度分别为5.4m与6.6m，柱距为3.6m。作用在一层中柱柱底的内力为，轴力N=2627kN；弯矩M=568kNm：剪力V＝189kN。地质资料中地表下2m多深处开始为粉质粘土，孔隙比e＝0.787，液性指数，承载力特征值为l80kPa，土层厚度约为6～7m，地下水在-8m以下。试进行独基的抗震验算。解：独基宽度受柱距影响取3.2m，独基底面另一尺寸经试算后取4.3m，见实例3图。

边缘最大压力

2.2天然地基与基础的抗震验算一、地基土的液化Soilliquefacation1、液化的定义：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实，使孔隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散，使原有土颗粒通过接触点传递的压力减小，当有效压力完全消失时，土颗粒处于悬浮状态之中。这时，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。

液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水，如图2.2所示。2.3液化土与软土地基

2、液化震害（1）地面喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；（2）沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏；（3）地基不均匀沉降、地裂滑坡等等;（4）液化使建筑物产生下列震害：地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂；室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。3、液化的影响因素（1）土层的地质年代和组成：土的地质年代越古老，其基本性能越稳定。（2）土层的相对密度：密实程度小则空隙比大，容易液化。2.3液化土与软土地基3、液化的影响因素（1）土层的地质年代和组成：土的地质年代越古老，其基本性能越稳定。（2）土层的相对密度：密实程度小则空隙比大，容易液化。（3）土的组成与性状：细砂与粗砂比较，由于细砂的透水性较差，地震时容易产生空隙水的超压作用，故细砂比粗砂容易液化。土的黏性颗粒含量越高，则越不易液化。（4）土层的埋深和地下水位的深度：砂土层的埋深越大，地下水位越深，其饱和砂土层上的有效覆盖层压力越大，则砂土层越不容易发生液化。（5）地震烈度和地震持续时间：地震烈度越高，地震持续时间越长，饱和的砂土越容易液化。2.3液化土与软土地基二.液化的判别

《抗震规范》规定，饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和地基处理，6度时，一般情况下可不进行判别和处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理；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和处理。

为了减少判别场地土液化的勘察工作量，饱和砂土液化的判别可分两步进行，即初步判别和标准贯入试验判别。凡经初步判别定为不液化或不考虑液化影响的场地土，原则上可不进行标准贯入试验的判别。

当建筑物的地基有饱和砂土或饱和粉土时，应经过勘察试验预测其在未来地震时是否会出现液化，并确定是否需要采取相应的抗液化措施。2.3液化土与软土地基1、初步判别preliminarydiscrimination

《抗震规范》规定，饱和的砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响：（1）地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及以前时，7、8度可判为不液化；（2）当粉土的粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分率在7、8和9度时分别大于10、13和16可判为不液化；2.3液化土与软土地基（3）采用天然地基的建筑，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。---上覆非液化土层厚度（m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除；---基础埋置深度(m),不超过2m时采用2m；---地下水位深度（m)，宜按建筑使用期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；---液化土特征深度（m)，按右表采用。9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度饱和土类别2.3液化土与软土地基--上覆非液化土层厚（m)；---基础埋置深度(m)；---地下水位深（m)；---液化土特征深度(m).上面判别式（db=2)亦可用下图表示：1234567891012345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区砂土1234567891012345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区粉土7度9度8度7度8度9度db>2时，在du、dw中减去（db-2)后再查图确定。2.3液化土与软土地基查液化土特征深度表例1图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m

其下为砂土，地下水位深度为dw=6m.基础埋深db=2m,该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。解：按判别式确定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度饱和土类别需要考虑液化影响。dw=6mdu=5.5mdb=2m2.3液化土与软土地基例1图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m

其下为砂土，地下水位深度为dw=6m.基础埋深db=2m,该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。解：按土层液化判别图确定需要考虑液化影响。dw=6mdu=5.5mdb=2m1234567891012345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区砂土7度8度9度du=5.5mdw=6m2.3液化土与软土地基查液化土特征深度表解：按判别式确定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度饱和土类别不满足判别式，需要进一步判别是否考虑液化影响。例2图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m

其下为沙土，地下水位深度为dw=6m.基础埋深db=2.5m,

该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m2.3液化土与软土地基例2图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m

其下为沙土，地下水位深度为dw=6m.基础埋深db=2.5m,

该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。解：按土层液化判别图确定需要进一步判别是否考虑液化影响。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m12345678910

12345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区砂土7度8度9度2.3液化土与软土地基2细判采用标准贯入试验判别：钻孔至试验土层上15cm处,用63.5公斤穿心锤，落距为76cm，打击土层，打入30cm所用的锤击数记作N63.5，称为标贯击数。用N63.5与规范规定的临界值Ncr(Criticalblowcountinstandardpenetrationtest)比较来确定是否会液化。图2.2标准贯入试验设备示意规范规定当饱和可液化土的标贯击数N63.5的值小于Ncr值时，判为液化，否则判为不液化。---地下水位深度（m)---饱和土标准贯入试验点深度（m)---液化判别标准贯入锤击数基准值，按下表采用。---粘粒含量百分率，当小于3或是砂土时，均应取3。括号内数值用于设计基本地震加速度为0.15和0.3g的地区12(15)---8（10)第二、三组1610(13)6（8）

第一组987设计地震分组烈度2.3液化土与软土地基3.液化指数与液化等级采用土层柱状液化等级判定。---判别深度内每一个钻孔标准贯入试验点总数；---分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时取临界值的取值；---第i点所代表的土层厚度（m)；---第i层考虑单位土层厚度的层位影响权系数。若判别深度为15m，当该层中点深度不大于5m时采用10，等于15m时应取零值,5—15m时应按线性内插值法取值;若判别深度为20m，当该层中点深度不大于5m时采用10，等于20m时应取零值，5—20m时应按线性内插值法取值。液化指数2.3液化土与软土地基2.3液化土与软土地基上式分子表示点标准贯人锤击数临界值与实测值之差，分母为锤击数临界值。显然，分子差值愈大，即式括号内的数值愈大，表示该点液化程度愈严重。显然，液化层的厚度愈厚，埋藏愈浅，它对建筑的危害性就愈大。式中的和，就是反映这两个因素的。我们可将的乘积看作是对值的加权面积，也就是说，表示土层液化严重程度的值随深度对建筑的影响是按图2－16的图形来加权计算的。2.3液化土与软土地基由液化指数liquefactionindex，按下表确定液化等级判别深度20m时的液化指标判别深度15m时的液化指标

严重

中等

轻微

液化等级液化等级classofsoilliquefaction与相应的震害液化等级

地面喷水冒砂情况

对建筑物的危害情况轻微地面无喷水冒砂，或仅在洼地、诃边有零星的喷水冒砂点危害性小，一般不致引起明显的震害中等喷水冒砂可能性大，从轻微到严重均有，多数属中等危害性较大，可造成不均匀沉陷和开裂，有时不均匀沉陷可达200mm严重一般喷水冒砂都很严重，地面变形很明显危害性大，不均匀沉陷可能大于200mm，高重心结构可能产生不允许的倾斜2.3液化土与软土地基三、抗液化措施及选择liquefactiondefencemeasureandselection当液化土层较平坦、均匀时，可按下表选用抗液化措施基础和上部结构处理，或其它经济的措施可不采取措施可不采取措施丁类全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理基础和上部结构处理，或更高要求的措施基础和上部结构处理，亦可不采取措施丙类全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对地基和上部结构处理部分消除液化沉陷，或对地基和上部结构处理乙类严重中等轻微地基的液化等级建筑类别1、全部消除地基液化沉陷的措施应符合：1）采用桩基时，桩端深入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分），应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于0.5m，对其他非岩石尚不应小于1.5m；2.3液化土与软土地基2）采用深基础时，基础底面埋入深度以下稳定土层中的深度，不应小于0.5m；3）采用加密法（如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等）加固时，应处理至液化深度下界，且处理后土层的标准贯入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值；4）用非液化土替换全部液化土层；5）采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。2.3液化土与软土地基2、部分消除地基液化沉陷的措施应符合：1）处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为15m时，其值不宜大于4，当判别深度为20m时，其值不宜大于5；对独立基础与条形基础，尚不应小于基础底面下液化特征深度和基础宽度的较大值。2）处理深度范围内，应挖除其液化土层或采用加密法加固，使处理后土层的标准贯入锤击数实测值不小于相应的临界值。3）基础边缘以外的处理宽度与全部清除地基液化沉陷时的要求相同。2.3液化土与软土地基1)选择合适的基础埋置深度；5)管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。3.减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合考虑采用下列措施：2)调整基础底面积，减少基础偏心；3)加强基础的整体性和刚性，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础，加设基础圈梁等；4)减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等；2.3液化土与软土地基2.4.桩基的抗震设计一、可不进行桩基抗震验算的建筑全部消除地基液化沉陷的有效措施之一是采用桩基，因此，桩基的抗震设计也是建筑抗震设计的重要内容。《抗震规范》规定：承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无液化土层，且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基静承载力特征值不大于100kPa的填土时，下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算：1、砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑。2、7度和8度时的下列建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋；2）不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；3）基础荷载与2）相当的多层框架厂房。二、桩基的抗震设计对于不符合上述条件的桩基，除了应满足《建筑地基基础设计规范》规定的设计要求外，还应进行桩基的抗震验算。验算时应根据场地土的组成情况，将其分为非液化土中的低承台桩基和存在液化土层的低承台桩基抗震验算两大类。1、非液化土中低承台桩基的抗震验算，应符合下列规定：1）单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值，可均比非抗震设计时提高25%。2）当承台侧面的回填土夯实至干密度不小于《建筑地基基础设计规范》对填土的要求时，可由承台正面填土与桩共同承担水平地震作用；但不应计入承台底面与地基土之间的摩擦力。2.4.桩基的抗震设计2、存在液化土层的低承台桩基抗震验算，应符合下列规定：1）对于一般浅基础，不宜计入承台周围土的抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担作用。2）当桩承台底面上、下分别有厚度小于1.5m、1.0m的非液化土层或非软弱土层时，可按下列二种情况进行桩的抗震验算，并按不利情况设计：（1）桩承受全部地震作用，桩承载力按本节第1条取用，液化土的桩周摩阻力及桩水平抗力均应乘以表2.11的折减系数。（2）地震作用按水平地震影响系数最大值的10%采用，桩承载力仍按本节第1条1）款取用，但应扣除液化土层的全部摩阻力及承台下2m深度范围内非液化土的桩周摩阻力。2.4.桩基的抗震设计表2.11土层液化影响折减系数2.4.桩基的抗震设计2、存在液化土层的低承台桩基抗震验算，应符合下列规定：3）打入式预制桩及其他挤土桩，当平均桩距为2.5~4倍桩径且桩数不少于5×5时，可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响。当打桩后桩间土的标准贯入锤击数达到不液化的要求时，单桩承载力可不折减，但对桩尖持力层作强度校核时，桩群外侧的应力扩散角应取为零。打桩后桩间土的标准贯入锤击数宜由试验确定，也可按下式计算：2.4.桩基的抗震设计——打桩后的标准贯入锤击数；——打入式预制桩的面积置换率；——打桩前的标准贯入锤击数。二、桩基的抗震设计3、处于液化土中的桩基承台周围，宜用非液化土填筑夯实，若用砂土或粉土则应使土层的标准贯入锤击数不小于规范规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。4、液化土中桩的配筋范围，应自桩顶至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度，其纵向钢筋应与桩顶部相同，箍筋应加密。5、在有液化侧向扩展的地段，距常时水线100m范围内的桩基除应满足上述要求外，尚应考虑土流动时的侧向作用力，且承受侧向推力的面积应按边桩外缘间的宽度计算。2.4.桩基的抗震设计1．建筑场地是指建筑物的所在地，其在平面上大体相当于厂区、居民点或自然村的区域范围。场地土是指建筑场地范围内的地基土，其组成和坚硬程度不同，对建筑物震害的影响也不相同。一般地，软弱地基地面的自振周期和振动持续时间较长，振幅较大，因此震害也较严重。2．场地上的类型是根据常规勘探资料按其等效剪切波速或参照一般的土性描述来划分。对于地表土层组成比较复杂的场地土，其类型的划分一般可采用简化方法，即按土层的剪切波速或土层的等效剪切波速来划分。但对于建筑场地类别的划分则主要是根据土层的等效剪切波速和场地覆盖层厚度来进行，因为场地覆盖层厚度对建筑物的震害也有一定影响。2.5本章结论conclusion3．根据震害调查资料，建造在天然地基上的砌体房屋，多层内框架房屋，底部框架砖房，地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般单层厂房、单层空旷房屋和8层、高度在25m以下的一般民用框架及与其基础荷载相当的多层框架厂房和公共建筑以及可以不进行上部结构抗震验算的建筑，上述建筑可不进行地基抗震承载力的验算，而对于其他建筑则应进行天然地基的抗震承载力验算。4.考虑到地震作用的偶然性和短暂性以及工程结构的经济性，地基在地震作用下的可靠性可以比静力荷载下的适当降低，故在确定地基土的抗震承载力时，其取值应比地基土的静承载力有所提高，即在地基土静承载力的基础上乘以一个大于1的调整系数，但对软弱土的抗震承载力不予提高。2.5本章结论conclusion5.在对地震区的建筑物进行天然地基的抗震承载力验算时，作用于建筑物上的各类荷载在与地震作用组合后，可认为其在基础底面所产生的压力是直线分布的，基础底面平均压力和边缘最大压力的设计值应分别不超过调整后地基土的抗震承载力设计值及其1.2倍，并且基础底面与地基土之间零应力区的面积不应超过基础底面积的15％。此外，对于7度和7度以上且高宽比大于4的高层建筑，还应验算其在地震作用下的倾覆稳定性。6.地下水位以下的饱和砂土或粉土在强烈地震的作用下，其土颗粒之间将产生相对位移，从而使土的颗粒结构有变密的趋势。这时，若孔隙水在短时间内排泄不走而受到挤压，则将使孔隙水压力急剧上升，其结果使砂土颗粒局部或全部处于悬浮状态，土体的抗剪强度等于零，形成如“液体”一样的现象，这种现象即称为场地土的液化。场地土的液化主要与土层的地质年代和组成、土层的相对密度、土层的埋深和地下水位的深度、地震烈度和地震持续时间等因素有关。2.5本章结论conclusion7.场地土的液化不仅能够引起地面喷水冒砂、地