1、2-3 地基土液化及其防治,2.3.1 地基土液化及其危害 2.3.2 影響地基土液化的因素 2.3.3 液化的判別 2.3.4 液化地基的評價 2.3.5 液化地基的抗震措施,2.3.1 地基土液化及其危害,地震時，飽和砂土和粉土的顆粒在強烈振動下發(fā)生相對位移，顆粒結(jié)構(gòu)有壓密趨勢，如其本身滲透系數(shù)較小，短時間內(nèi)孔隙水來不及排泄而受到擠壓，孔隙水壓力將急劇增加，使原先由土顆粒通過其接觸點傳遞的壓力(亦稱有效壓力)減小。當有效壓力完全消失時，則砂土和粉土顆粒處于懸浮狀態(tài)。此時，土體抗剪強度等于零，形成有如“液體”的現(xiàn)象，即稱為“液化”。 液化可引起地面噴水冒砂、地基不均勻沉陷、地裂或土體滑移，從

2、而造成建筑物破壞。,震害調(diào)查表明，影響地基土液化的因素主要有： 1土層的地質(zhì)年代 地質(zhì)年代的新老表示土層沉積時間的長短。地質(zhì)年代越古老的土層，其固結(jié)度、密實度和結(jié)構(gòu)性也就越好，抵抗液化能力就越強。反之，地質(zhì)年代越新，則其抵抗液化能力就越差。 2土的組成 一般說來，細砂較粗砂容易液化，顆粒均勻單一的較顆粒級配良好的容易液化。細砂容易液化的主要原因是其透水性差，地震時易產(chǎn)生孔隙水超壓作用。,2.3.2 影響地基土液化的因素,3土層的埋深 砂土層埋深越大，即其上有效覆蓋壓力越大，則土的側(cè)限壓力也就越大，就越不容易液化。地震時，液化砂土層的深度一般在l0m以內(nèi)，很少超過15m。 4相對密度 松砂較密砂

3、容易液化。粉土是粘性土與無粘性砂類土之間的過渡性土壤，其粘性顆粒含量決定了這類土壤的性質(zhì)(如粘聚力等)，從而也就影響其抵抗液化的能力。粘性顆粒少的比多的容易液化。,5地下水位 地下水位淺時較地下水位深時容易發(fā)生液化。對于砂土，一般地下水位小于4m(對于粉土，7度、8度、9度分別為1.5m、2.5m、6m)時易液化，超過此深度后就不發(fā)生液化。 6地震烈度和地震持續(xù)時間 一般在地震烈度7度及以上地區(qū)，地震烈度越高(地面運動就越強烈)和地震持續(xù)的時間越長，就越容易發(fā)生液化。而在一般5度6度地區(qū)，很少看到液化現(xiàn)象。,2.3.3 液化的判別,當建筑物地基有飽和砂土或飽和粉土時，應(yīng)經(jīng)過勘察試驗預測在地震時

4、是否會液化，并確定是否需要采取某種抗液化措施。鑒于對6度區(qū)震害調(diào)查和研究的不夠，抗震規(guī)范規(guī)定，6度時，除對液化沉陷敏感的乙類建筑外，一般情況下可不考慮對飽和土液化判別和地基處理。,第一步，初步判別 根據(jù)對地震液化現(xiàn)場資料的研究成果，飽和的砂土或粉土當符合下列條件之一時，可初步判別為不液化或不考慮液化影響： (1)地質(zhì)年代為第四紀晚更新世(Q)及其以前時因尚未發(fā)現(xiàn)過液化，可判為不液化土。 (2)粉土的粘粒(粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率，7度、8度和9度分別不小于10、13和16時，可判為不液化土。,(3)采用天然地基的建筑，當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，可不考

5、慮液化影響： （2-6） （2-7） （2-8） 說明： (1)式(26)中，d。為液化土的特征深度，對7、8、9度區(qū)分別采用：粉土6、7、8m，砂土為7、8、9m。db-2則是考慮基礎(chǔ)埋置深度db2m時，對do的修正項，因為此時液化土層有可能進入地基主要受力層范圍內(nèi)，而對房屋造成不利影響。 基礎(chǔ)埋深對土的液化影響示意圖,(2)式(27)可改寫成： 式中，do-1為不考慮土層液化時，地下水位界限值。實際震害調(diào)查表明，當砂土或粉土的地下水位不小于該界限值(或當db2m，且dud。)時，未發(fā)現(xiàn)土層發(fā)生液化現(xiàn)象；db-2為基礎(chǔ)埋置深度db2m時對地下水位深度界限值的修正項。 (3)式(28)是不考慮

6、土層液化時覆蓋層厚度與地下水位深度之和所應(yīng)滿足的條件，同時考慮了覆蓋層厚度和地下水位深度及基礎(chǔ)埋深的影響。 第二步，標準貫入試驗判別,2.3.4 液化地基的評價,以上只是進行了是否可能出現(xiàn)液化的判別，對可液化土可能造成的危害，需進一步進行定量的分析。實際上，在同一地震烈度下，液化層的厚度越大，埋藏越淺，土的密度越小，地下水位越高，實測標準貫入錘擊數(shù)N63.5，與臨界標準貫入錘擊數(shù)兒相差越多，液化就越嚴重，所造成的危害就越大。液化指數(shù)是比較全面地反映了上述各因素的影響。,2.3.4 液化地基的評價,對于存在液化土層的地基，通常是根據(jù)液化指數(shù)來劃分液化等級，以確定地基液化的危害程度。 地基的液化指

7、數(shù)可按下式確定： (2-11) 從式(211)可知，液化指數(shù)表示沿深度15m范圍內(nèi)，各液化土層液化可能性與影響程度的總和。從地基土液化震害分析表明，液化指數(shù)越大，地面的噴冒情況就越嚴重，對建筑物造成的危害也就越大。,2.3.4 液化地基的評價,液化等級是按液化指數(shù)的高低對地基液化危害程度進行的劃分，分為輕微、中等和嚴重三個等級，見表27。,2.3.4 液化地基的評價,當液化指數(shù)較小，即015時，為嚴重液化，危害普遍較重，場地噴水冒砂嚴重，涌砂量大，地面變形明顯，覆蓋面廣，建筑物的不均勻沉降值常達0.20.3m，高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不容許的傾斜，嚴重影響使用，修復工作難度增大。,2.3.5 液化地

8、基的抗震措施,液化是造成地基失效震害的主要原因，要減輕這種危害，應(yīng)根據(jù)地基液化等級和結(jié)構(gòu)特點選擇不同措施。目前常用的抗液化工程措施都是在總結(jié)大量震害經(jīng)驗基礎(chǔ)上提出的，即綜合考慮建筑的重要性和地基液化等級，再根據(jù)具體情況確定。當液化土層較平坦且均勻時，一般可按表2-10選用。,2.3.5 液化地基的抗震措施,表210中的措施未考慮傾斜場地和嚴重不均勻可液化土層的影響。 表中(一)表示全部消除地基液化沉降的措施，如采用樁基、深基礎(chǔ)、深層處理至液化深度下界或挖除全部可液化土層等；,2.3.5 液化地基的抗震措施,(二)表示部分消除地基液化沉降的措施，如加固或挖除部分可掖化土層等； (三)表示基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

9、和上部結(jié)構(gòu)采取的構(gòu)造措施，一般包括減小或適應(yīng)建筑物不均勻沉降的各項措施； (四)表示可不采取措施。 （一）、全部消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求： 1采用樁基時，樁端伸人液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度(不包括樁尖部分)，應(yīng)按計算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應(yīng)小于0.5m，對其他非巖石土尚不應(yīng)小于1.5m；（2）,2.3.5 液化地基的抗震措施,2采用深基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)底面埋人液化深度以下穩(wěn)定土層中的深度，不應(yīng)小于05m； 3采用加密法(如振沖、振動加密、砂樁擠密、強夯等)加固時，應(yīng)處理至液化深度下界，且處理后土層的標準貫人錘擊數(shù)的實測值，不宜大于相應(yīng)的臨界值； 4.

10、挖除全部液化土層; 5采用加密法或換土法處理時，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的12且不小于基礎(chǔ)寬度的15。,2.3.5 液化地基的抗震措施,（二）、部分消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求： 1處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減少，當判別深度為15m時，其值不宜大于4，當判別深度為20m時，其值不宜大于5；對獨立基礎(chǔ)與條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面下液化土特征深度和基礎(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，使處理后土層的標準貫人錘擊數(shù)實測值不宜小于相應(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的要求相同。,2.3.5 液化地基的抗震措施,（三）、減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，可綜合考慮采用下列各項措