1、第 4 講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)7/23/20221第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)抗震 天然地基的震害特點(diǎn) 高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質(zhì)土在地震 中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結(jié)構(gòu)的傾斜或破壞； 雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質(zhì)松軟 且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂； 溝、坑、古河道、坡地辦挖半填等非勻質(zhì)地基在地震 中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結(jié)構(gòu)破壞。7/23/20222第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)抗震 一般要求 同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土層上; 同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基而另外部分采用樁基； 地基有軟弱粘性土、可液化土、新近填土或嚴(yán)重不

2、均勻土層時(shí)，宜 加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性； 根據(jù)具體情況，選擇對(duì)抗震有利的基礎(chǔ)類(lèi)型，在抗震驗(yàn)算時(shí)應(yīng)盡量 考慮結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的相互作用影響，使之能反映地基基礎(chǔ)在不 同階段上的工作狀態(tài)。7/23/20223第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)抗震 抗震驗(yàn)算范圍 砌體房屋；下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算： 地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑： (1) 一般的單層廠房和單層空曠房屋； (2) 不超過(guò)8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋； (3) 基礎(chǔ)荷載與(2)項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。 規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。7/23/20224第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)

3、地基基礎(chǔ)抗震 天然地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算采用“擬靜力法”進(jìn)行驗(yàn)算。規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下式要求：式中p-基礎(chǔ)底面平均壓力（kPa)pmax基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力(kPa)faE-地基土抗震允許承載力 高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；其它建筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過(guò)基礎(chǔ)底面面積的15%。7/23/20225第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)抗震 地基土抗震承載力地基抗震承載力在靜力設(shè)計(jì)承載力基礎(chǔ)上調(diào)整。調(diào)整的出發(fā)點(diǎn)： 地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時(shí)降低； 多數(shù)土在有限次的動(dòng)載下，強(qiáng)度較靜載下稍高。7/23/2022

4、6第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)抗震 地基土抗震承載力式中faE-調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計(jì)值 -地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)fa -深寬修正后的地基承載力特征值，按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007采用1.0淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土稍密的細(xì)、粉砂， 的粘性土和粉土，可塑黃土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實(shí)和中密的細(xì)、粉砂， 的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土1.5巖石，稍密的碎石土，密實(shí)的礫、粗、中砂， 的粘性土和粉土 巖土名稱(chēng)和性狀地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)1.17/23/20227第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地土液化 液化現(xiàn)象 處于地下水位以下的

5、飽和砂土和粉土的土顆粒結(jié)構(gòu)受到地震作用時(shí)將趨于密實(shí)，使空隙水壓力急劇上升，而在地震作用的短暫時(shí)間內(nèi)，這種急劇上升的空隙水壓力來(lái)不及消散，使原有土顆粒通過(guò)接觸點(diǎn)傳遞的壓力減小，當(dāng)有效壓力完全消失時(shí)，土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時(shí)，土體完全失去抗剪強(qiáng)度而顯示出近于液體的特性。這種現(xiàn)象稱(chēng)為液化。液化的宏觀標(biāo)志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。 7/23/20228第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地土液化 液化現(xiàn)象 唐山地震時(shí)，嚴(yán)重液化地區(qū)噴水高度可達(dá)8米，廠房沉降可達(dá)1米。 天津地震時(shí)，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個(gè)噴水冒砂口成群出現(xiàn)，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可達(dá)5立方米。有時(shí)地面運(yùn)動(dòng)停止后，噴水現(xiàn)象

6、可持續(xù)30分鐘。 液化的震害：噴水冒砂淹沒(méi)農(nóng)田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。7/23/20229第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地土液化 液化危害液化使建筑物產(chǎn)生下列震害： 地面開(kāi)裂下沉使建筑物產(chǎn)生過(guò)渡下沉或整體傾斜； 不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié) 點(diǎn)破壞，使墻體開(kāi)裂和建筑物體形變化處開(kāi)裂； 室內(nèi)地坪上鼓、開(kāi)裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。影響場(chǎng)地土液化的主要因素： 土層的地質(zhì)年代； 土層的土粒的組成和密實(shí)程度； 砂土層埋置深度和地下水位深度； 地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間。7/23/202210第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地土液化 液化判別液化判別

7、和處理的一般原則： 對(duì)存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應(yīng)進(jìn)行 液化判別。對(duì)6度區(qū)一般情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對(duì)液化 敏感的乙類(lèi)建筑可按7度的要求進(jìn)行判別和處理。 存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類(lèi)別、地基的液化 等級(jí)結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。7/23/202211第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地土液化 判別方法 對(duì)一般工程項(xiàng)目砂土或粉土液化判別及危害程度估計(jì)可按以下步驟進(jìn)行： 初判 以地質(zhì)年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。 （1）地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世（Q3）及以前時(shí)，7、8度可判為不液化； （2）當(dāng)粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆

8、粒)含量百分率在7、8和9度時(shí)分別大于10、13和16可判為不液化；7/23/202212第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地土液化 判別方法 （3）采用天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一時(shí)，可不考慮液化影響。-上覆非液化土層厚度（m)，計(jì)算時(shí)宜將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除；-基礎(chǔ)埋置深度(m),不超過(guò)2m時(shí)采用2m；-地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內(nèi) 年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi)年 最高水位采用；-液化土特征深度（m)，按右表采用。9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類(lèi)別7/23/202213第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)-上覆非液化土層厚度（m)；-基礎(chǔ)

9、埋置深度(m)；-地下水位深度（m)；-液化土特征深度(m).上面判別式（db=2)亦可用下圖表示：db2時(shí)，在du 、dw中減去（db-2)后再查圖確定。砂土1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)du(m)7度8度9度1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)粉土du(m)7度9度8度7/23/202214第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)查液化土特征深度表例1 圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖。上覆非液化土層厚度du=5.5m，其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2

10、m,該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類(lèi)別結(jié)論：需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m7/23/202215第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)例1 圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖。上覆非液化土層厚度du=5.5m，其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2m,該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m解：按土層液化判別圖確定結(jié)論：需要考慮液化影響。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)砂土7度8度9度du=5.5mdw

11、=6m7/23/202216第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)查液化土特征深度表解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類(lèi)別結(jié)論：不滿足判別式，需要進(jìn)一步判別是否考慮液化影響。例2 圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為沙土，地下水位深度 為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2.5m, 該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m7/23/202217第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)例2 圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為沙土，地下水位深度 為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2.5m, 該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是

12、否考 慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m解：按土層液化判別圖確定結(jié)論：需要進(jìn)一步判別是否考慮液化影響。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)砂土7度8度9度7/23/202218第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地土液化 判別方法 細(xì)判采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別 鉆孔至試驗(yàn)土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘，落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作N63.5，稱(chēng)為標(biāo)貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值Ncr比較來(lái)確定是否會(huì)液化。1-穿心錘；2-錘墊；3-觸探桿；4-貫入器頭5-出水孔；6-貫入器身；7-貫

13、入器靴7/23/202219第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定當(dāng)飽和可液化土的標(biāo)貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時(shí)，判為液化，否則判為不液化。-地下水位深度（m)-飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（m)-液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按下表采用。-粘粒含量百分率，當(dāng)小于3或是砂土?xí)r，均應(yīng)取3。括號(hào)內(nèi)數(shù)值用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15和0.3g的地區(qū) 12(15) - 8（10)第二、三組 16 10(13) 6（8） 第一組 9 8 7設(shè)計(jì)地震分組烈度7/23/202220第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)液化場(chǎng)地危害程度采用土層柱狀液化等級(jí)判定。-判別深度內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)；-分別為i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫

14、入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大 于臨界值時(shí)取臨界值的取值；-第i點(diǎn)所代表的土層厚度（m)；-第i層考慮單位土層厚度的層位影響權(quán)系數(shù) 。若判別深度為15m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)采用10，等于15m時(shí)應(yīng)取零值,515m時(shí)應(yīng)按線性?xún)?nèi)插值法取值;若判別深度為20m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)采用10，等于20m時(shí)應(yīng)取零值，520m時(shí)應(yīng)按線性?xún)?nèi)插值法取值。液化指數(shù)7/23/202221第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)液化場(chǎng)地危害程度由液化指數(shù)，按下表確定液化等級(jí)判別深度20m時(shí)的液化指標(biāo)判別深度15m時(shí)的液化指標(biāo) 嚴(yán)重 中等 輕微 液化等級(jí)液化等級(jí)與相應(yīng)的震害液化等級(jí) 地面噴水冒砂情況 對(duì)建筑物的

15、危害情況輕微地面無(wú)噴水冒砂，或僅在洼地、訶邊有零星的噴水冒砂點(diǎn)危害性小，一般不致引起明顯的震害中等噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴(yán)重均有，多數(shù)屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開(kāi)裂，有時(shí)不均勻沉陷可達(dá)200mm嚴(yán)重一般噴水冒砂都很?chē)?yán)重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于200mm，高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜7/23/202222第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)抗液化措施當(dāng)液化土層較平坦、均勻時(shí)，可按下表選用抗液化措施地基和上部結(jié)構(gòu)處理，或其它經(jīng)濟(jì)的措施可不采取措施可不采取措施丁類(lèi)全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對(duì)地基和上部結(jié)構(gòu)處理基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理

16、，亦可不采取措施丙類(lèi)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對(duì)地基和上部結(jié)構(gòu)處理部分消除液化沉陷，或?qū)Φ鼗蜕喜拷Y(jié)構(gòu)處理乙類(lèi)嚴(yán)重中等輕微地基的液化等級(jí)建筑類(lèi)別7/23/202223第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)采用樁基時(shí)，樁端深入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長(zhǎng)度（不包括樁尖部分），應(yīng)按計(jì)算確定，且對(duì)碎石土，礫、粗、中砂，堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土尚不應(yīng)小于0.5m，對(duì)其他非巖石尚不應(yīng)小于1.5m；采用深基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)底面埋入深度以下穩(wěn)定土層中的深度，不應(yīng)小于0.5m；采用加密法（如振沖、振動(dòng)加密、砂樁擠密、強(qiáng)夯等）加固時(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界，且處理后土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值不宜大于相應(yīng)的臨

17、界值m； 挖除全部液化土層；采用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過(guò)基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2且不小于基礎(chǔ)寬度的1/5。 全部消除地基液化沉陷的措施應(yīng)符合：7/23/202224第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì) 部分消除地基液化沉陷的措施應(yīng)符合： (1)處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減少，當(dāng)判別深度為15m時(shí)，其值不宜大于4，當(dāng)判別深度為20m時(shí)，其值不宜大于5；對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)與條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面下液化特征深度和基礎(chǔ)寬度的較大值。 (2)處理深度范圍內(nèi)，應(yīng)挖除其液化土層或采用加密法加固，使處理后土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測(cè)值不小于相應(yīng)的臨界值。 (3)基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度與全部清除地基液化沉陷時(shí)的要求相同。7/23/202225第4講 液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)(1)選擇合適的基礎(chǔ)埋置深度；(5)管道穿過(guò)建筑處應(yīng)預(yù)留足夠尺寸或采用柔