□任云峰 □石長青（河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司）

一、前言

由于地震時飽和砂土液化往往造成建筑物地基失效而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)物破壞，或因沉陷及不均勻沉降而致建筑物喪失其原有功能，場地液化評價一直是巖土工程界研究的重點。我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)（以下稱《建規(guī)》），《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）（以下稱《水規(guī)》），兩本規(guī)范推薦的液化判別公式均借鑒了Seed動剪應(yīng)力分析思想，采用初判和復(fù)判兩個步驟，所用的初判指標(biāo)大致相似，都采用了粘粒含量百分率、地質(zhì)年代、地下水位深度和上覆非液化土層厚度4個指標(biāo)，但表達方式不完全一致。而復(fù)判時則均采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗法判斷砂土的液化。當(dāng)可能液化的土體滿足初判條件之一時，即考慮為不液化，并不再進行液化判定。文獻2還提供了相對密度復(fù)判法和相對含水率或液化性指數(shù)復(fù)判法作為對上述方法的印證和補充。

二、《建規(guī)》與《水規(guī)》標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗液化判別方法

當(dāng)飽和砂土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)（未經(jīng)桿長修正）小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值時，應(yīng)判為液化土。液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值，可按下式計算：

式中：Ncr——液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；

NO——液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值；

ds——飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點深度（《建規(guī)》），當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入點在地面以下5m以內(nèi)的深度時，應(yīng)采用5m計算（水規(guī)）；

dw——地下水位深度（m）宜按設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用（《建規(guī)》）；工程正常運用時，地下水位深度（m）（《水規(guī)》）；

PC——土的粘粒含量質(zhì)量百分率（%），當(dāng)小于3時，應(yīng)采用3。

表1 液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值表

注：當(dāng)建筑物所在地區(qū)的地震設(shè)防烈度比相應(yīng)的震中烈度小于2度或2度以上時定為遠震，否則為近震。

三、兩規(guī)范方法比較分析

兩本規(guī)范原理相同，但具體方法有所不同，主要表現(xiàn)在以下幾方面：一是粘粒含量相應(yīng)于地震動峰值加速度為0.10g、0.15g、0.20g、0.30g和0.40g分別不小于16%、17%、18%、19%和20%時，可判為不液化，而《建規(guī)》要求粘粒含量7度、8度、9度時分別為10%、13%、16%；二是Ncr計算公式中的ds、dw取值不一樣；三是當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗貫入點深度和地下水位在試驗地面以下的深度，不同于正常運用時，實測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)應(yīng)按下式作為復(fù)判依據(jù)。

式中：Ns——實測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)；

dS——工程正常運用時，標(biāo)準(zhǔn)貫入點在當(dāng)時地面以下的深度；

dw——工程正常運用時，地下水位在當(dāng)時地面以下的深度，當(dāng)?shù)孛嫜蜎]于水面以下時，取0;

d'S——標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗時，標(biāo)準(zhǔn)貫入點在當(dāng)時地面以下的深度；

d'w——標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗時，地下水位在當(dāng)時地面以下的深度，若當(dāng)時地面淹沒于水面以下時，取0。

由對比可知《水規(guī)》在液化判別時，明顯比《建規(guī)》嚴格和保守，但對液化判別結(jié)果影響最大的是對實測標(biāo)貫擊數(shù)的埋深與地下水位修正，下面通過改變上覆土層厚度和地下水位，研究上覆土層厚度及土下水位對原標(biāo)貫擊數(shù)修正系數(shù)的影響，其變化關(guān)系見圖1、圖2。

圖1 Cn-h-△s曲線圖

由圖1可知，當(dāng)△s增大時，Cn隨h值增加而變大，但均小于1；當(dāng)h值一定時，Cn隨△s值的增大而變大，近地表5m范圍內(nèi)變化幅度較大，當(dāng)△s值大到一定程度時，Cn-h曲線近于直線。由圖2知，當(dāng)△w增大時，Cn隨h值增加而變大，但均小于1；當(dāng)h值一定時，Cn隨△w值的增大而變小，近地表處，△w值的變化對Cn的影響越大，當(dāng)△w=7時，地下1m處Cn=0.2。

圖2 Cn-h-△w曲線圖

由上分析可知ds及dw的改變，都直接影響N，而兩規(guī)范的Ncr相同，這就使得兩種計算方法得到的液化判別結(jié)果及液化指數(shù)值相差很大。

四、工程案例

某工程位于黃淮沖積平原上，20m以內(nèi)地層巖性為第四系全新統(tǒng)沖洪積輕粉質(zhì)壤土和粉細砂，局部夾中粉質(zhì)壤土透鏡體。場地地震基本烈度為7度（amax=0.10g）?，F(xiàn)以場區(qū)2個鉆孔的實測標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗數(shù)據(jù)，說明兩規(guī)范計算方法的聯(lián)系與區(qū)別，判別結(jié)果見表2。

表2 某場地用不同規(guī)范進行液化判別計算結(jié)果表

鉆孔 巖性ds Pc 《建規(guī)》GB50011-2001 《水規(guī)》GB50487-2008 N。 Ncr 液化判別 IlE N Ncr 液化判別 IlE (m)% 擊 擊 否 擊 擊重粉質(zhì)砂壤土 1 9 4 4 否zk2 0.8 6.5 否輕粉質(zhì)壤土 2 14 5 否 1.4 5.2 是重粉質(zhì)砂壤土 3 8 6 6 否 2.1 6.9 是重粉質(zhì)壤土 4 27 7 否 2.9 否輕粉質(zhì)壤土 5 15 8 否 3.7 5.0 是中粉質(zhì)壤土 6 17 11 否 5.5 否細砂 7 3.1 10 13 是 5.3 12.8 是細砂 8 3 11 14 是 6.2 13.6 是細砂 9 3 10 14 是 5.9 14.4 是細砂 10 3 12 15 是 7.4 15.2 是細砂 11 3 10 16 是 6.3 16.0 是細砂 12 3 13 17 是 8.5 16.8 是細砂 13 3 14 18 是 9.4 17.6 是細砂 14 3 15 18 是 10.3 18.4 是細砂 15 3 16 19 否 11.2 19.2 是輕粉質(zhì)壤土 16 11 20 否 14.2 10.0 否重粉質(zhì)砂壤土 17 9 25 11 否 18.1 11.1 否細砂 18 3.7 26 17 否 19.1 19.2 是細砂 19 3 24 19 否 17.9 19.2 是細砂 20 3 25 19 否 18.9 19.2 是12.7（中等）45.7（嚴重）

從表2可以看出：兩規(guī)范原理相同，方法相似，按《建規(guī)》方法dw=7.5m，按《水規(guī)》方法dw’=0m（由于地下水位在水工建筑物正常運行時升至地面）。按《水規(guī)》方法經(jīng)標(biāo)貫擊數(shù)修正后，標(biāo)貫擊數(shù)均小于原擊數(shù)，且愈近地表差別愈大。原來非液化土層多變?yōu)橐夯翆?，液化指?shù)較《建規(guī)》計算結(jié)果分別提高3.6～7.7倍，液化等級由《建規(guī)》的輕微至中等液化提高到嚴重液化，對工程措施和投資影響較大。不同規(guī)范液化判別結(jié)果的差異反映了當(dāng)前不同行業(yè)對土液化研究認知程度差別。

五、結(jié)論與建議

(一)《水規(guī)》計算中上覆土層厚度和地下水位變化對實測標(biāo)貫擊數(shù)修正系數(shù)為0.2～0.9之間，特別對地下5m內(nèi)土層影響最大。

(二)當(dāng)△s增大時，Cn隨h值增加而變大，但均小于1；當(dāng)h值一定時，Cn隨△s值的增大而變大。

(三)當(dāng)△w增大時，Cn隨h值增加而變大，但均小于1；當(dāng)h值一定時，Cn隨△w值的增大而變小。

(四)《水規(guī)》液化判別方法在初判及復(fù)判計算中均較《建規(guī)》嚴格，使得其計算結(jié)果偏于保守和安全。

［1］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［2］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50487-2008［S］.中國計劃出版社，2009.