液化土

抗剪強度或剪切剛度降低並趨於消失所引起的

液化土是地震時飽和砂土和粉土顆粒在強烈震動下有變密的趨勢,顆粒之間發生相對位移,顆粒間的孔隙水來不及排泄而受到擠壓,因而孔隙水壓力急劇上升,當孔隙水壓力上升到與土顆粒所受到總的正壓力接近時,土顆粒之間因摩擦產生的抗剪力接近零,此時的土像液體一樣,故稱之為液化土。

基本介紹


砂土液化主要是在靜力或動力作用下,砂土中孔隙水壓力上升,抗剪強度或剪切剛度降低並趨於消失所引起的。飽和砂土或粉土(不含黃土)的液化判別及相應的地基處理,對位於設防烈度為6度地區的建(構)築物和管道工程可不考慮。
在地面以下15m或20m範圍內的飽和砂土或粉土(不含黃土),當符合下列條件之一時,可初步判為不液化或不考慮液化影響:
1地質年代為第四紀晚更新世(Q3)及其以前、設防烈度為7度、8度時;
2粉土的黏粒(粒徑小於0.005mm的顆粒)含量百分率,7度、8度和9度分別不小於10、13和16時;
註:黏粒含量判別系採用六偏磷酸鈉作分散劑測定,採用其他方法時應按有關規定換算。
3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,可不考慮液化影響:
du>d0+db-2(4.3.2-1)
dw>d0+db-3(4.3.2-2)
du+dw>1.5d0+db-4.5(4.3.2-3)
式中du——上覆蓋非液化土層厚度(m),淤泥和淤泥質土層不宜計入;
dw——地下水位深度(m),宜按工程使用期內的年平均最高水位採用;當缺乏可靠資料時,也可按內年最高水位採用;
db——基礎埋置深度(m),當不大於2m時,應按2m計算;
d0——液化土特徵深度(m),可按表4.3.2採用。
表4.3.2液化土特徵深度(m)
飽和砂土或粉土經初步液化判別後,確認需要進一步做液化判別時,應採用標準貫入試驗法。當標準貫入錘擊數實測值(未經桿長修正)小於液化判別標準貫入錘擊數臨界值時,應判為液化土。液化判別標準貫入錘擊數臨界值可按下式計算:
1當ds≤15m時:
(4.3.3-1)
2當ds≥15m時(適用於基礎埋深大於5m或採用樁基時):
(4.3.3-2)
式中ds——標準貫入點深度(m);
Ncr——液化判別標準貫入錘擊數臨界值;
N0——液化判別標準貫入錘擊數基準值,應按表4.3.3採用;
ρc——粘粒含量百分率,當小於3或為砂土時應取3計算。
表4.3.3標準貫入錘擊數基準值(N0)
當地基中15m或20m深度內存在液化土層時,應探明各液化土層的深度和厚度,並按下式計算每個鑽孔的液化指數:
(4.3.4)
式中IlE——液化指數;
n——每一個鑽孔15m或20m深度範圍內液化土中標準貫入試驗點的總數;
Ni、Ncri——分別為深度i點處標準貫入錘擊數的實測值和臨界值,當實測值大於臨界值時應取臨界值的數值;
di——i點所代表的土層厚度(m),可採用與該標準貫入試驗點相鄰的上、下兩標準貫入試驗點深度差的一半,但上界不高於地下水位深度,下界不深於液化深度;
wi——i土層考慮單位土層厚度的層位影響權函數值(單位為m-1),當該層中點的深度不大於5m時應取10,等於15m或20m(根據判別深度)時應取為0,5~15m或20m時應按線性內插法取值。
註:對第1.0.7條規定的構築物,可按本地區抗震設防烈度的要求計算液化指數。
4.3.5對存在液化土層的地基,應根據其鑽孔的液化指數按表4.3.5確定液化等級。
表4.3.5液化等級劃分表
4.3.6未經處理的液化土層一般不宜作為天然地基的持力層。對地基的抗液化處理措施,應根據建(構)築物和管道工程的使用功能、地基的液化等級,按表4.3.6的規定選擇採用。
4.3.7全部消除地基液化沉陷的措施,應符合下列要求:
1採用樁基時,應符合本章第4節有關條款的要求;
2採用深基礎時,基礎底面應埋入液化深度以下的穩定土層中,其埋入深度不應小於500mm;
3採用加密法(如振沖、振動加密、碎石樁擠密,強夯等)加固時,處理深度應達到液化深度下界;處理后樁間土的標準貫入錘擊數實測值不宜小於相應的液化標準貫入錘擊數臨界值(Ncr)。
4採用換土法時,應挖除全部液化土層;5採用加密法或換土法時,其處理寬度從基礎底面外邊緣算起,不應小於基底處理深度的1/2,且不應小於2m。
表4.3.6抗液化措施
4.3.8部分清除地基液化沉陷的措施,應符合下列要求:
1處理深度應使處理后的地基液化指數不大於4(判別深度為15m時)或5(判別深度為20m時);對獨立基礎或條形基礎,尚不應小於基底液化土層特徵深度值(d0)和基礎寬度的較大值。
2土層當採用振沖或擠密碎石樁加固時,加固后的樁間土的標準貫入錘擊數,應符合4.3.7條3款的要求。
3基底平面的處理寬度,應符合4.3.7條5款的要求。
4.3.9減輕液化沉陷影響,對建(構)築物基礎和上部結構的處理,可根據工程具體情況採用下列各項措施:
1選擇合適的基礎埋置深度;
2調整基礎底面積,減少基礎偏心;
3加強基礎的整體性和剛度,如採用整體底板(筏基)等;
4減輕荷載,增強上部結構的整體性、剛度和均勻對稱性,合理設置沉降縫,對敞口式構築物的壁頂加設圈樑等。
4.3.10提高管道適應液化沉陷能力,應符合下列要求:
1對埋地的輸水、氣、熱力管道,宜採用鋼管;
2對埋地的承插式介面管道,應採用柔性介面;
3對埋地的矩形管道,應採用鋼筋混凝土現澆整體結構,並沿線設置具有抗剪能力的變形縫,縫寬不宜小於20mm,縫距一般不宜大於15m;
4當埋地圓形鋼筋混凝土管道採用預製平口接頭管時,應對該段管道做鋼筋混凝土滿包,縱向鋼筋的總配筋率不宜小於0.3%;並應沿線加密設置變形縫(構造同3款要求),縫距一般不宜大於10m;
5架空管道應採用鋼管,並應設置適量的活動、可撓性連接構造。
4.3.11設防烈度為8度、9度地區,當建(構)築物地基主要受力層內存在淤泥、淤泥質土等軟弱黏性土層時,應符合下列要求:
1當軟弱黏性土層上覆蓋有非軟土層,其厚度不小於5m(8度)或8m(9度)時,可不考慮採取消除軟土震陷的措施。
2當不滿足要求時,消除震陷可採用樁基或其他地基加固措施。
4.3.12廠站建(構)築物或地下管道傍故河道、現代河濱、海濱、自然或人工坡邊建造,當地基內存在液化等級為中等或嚴重的液化土層時,宜避讓至距常時水線150m以外;否則應對地基做有效的抗滑加固處理,並應通過抗滑動驗算。