邊 靜，汪 茜，陶 勇，孫亞紅，鄭百功

1.吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊(duì)，吉林 長(zhǎng)春 130033

飽和砂土液化研究現(xiàn)狀及展望

邊 靜1，汪 茜1，陶 勇1，孫亞紅1，鄭百功2

1.吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊(duì)，吉林 長(zhǎng)春 130033

通過多年的研究，人們對(duì)飽和砂土液化有了很深的認(rèn)識(shí)。在Seed簡(jiǎn)化法，剪切波速法和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等判別的方法的研究方面也取得了很多的成果。本文主要介紹了我國廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的方法，以及應(yīng)用數(shù)值方法如何更好的判斷場(chǎng)地的抗液化性。提出應(yīng)用室內(nèi)的微型貫入試驗(yàn)來判斷飽和砂土液化的展望。

飽和砂土液化；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；數(shù)值方法；微型貫入試驗(yàn)

飽水砂土液化后的變形特性是地震液化大位移研究的基礎(chǔ)，在以往的多次強(qiáng)烈地震中，由于砂土液化造成的各種災(zāi)害已成為一種不可忽視的地震破壞現(xiàn)象。為了防止液化問題的產(chǎn)生，人們做了大量研究。室內(nèi)試驗(yàn)儀器主要為單剪儀、動(dòng)三軸剪切儀和振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)和離心機(jī)模型試驗(yàn)等；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)為主，另外還有靜力觸探和剪切波速的量測(cè)等。

1 飽和砂土液化判別的研究現(xiàn)狀

對(duì)于飽和砂土液化的判別有諸多方法，如在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用得Seed簡(jiǎn)化法[1]。Youd等人通過總結(jié)1985至1996年工程中Seed簡(jiǎn)化法在飽和砂土液化判別中得應(yīng)用，對(duì)簡(jiǎn)化法進(jìn)行了修正和補(bǔ)充[2]。

在我國廣泛應(yīng)用的方法是標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法。此法簡(jiǎn)便快捷，易于操作，在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此在抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中提出了臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) 鑒別土層是否能發(fā)生液化的經(jīng)驗(yàn)公式?，F(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）所建議的臨界標(biāo)貫擊數(shù)計(jì)算公式如下：

式中： Ncr——臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)；

N0——標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)基準(zhǔn)值；

ds——飽和砂土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度，m；

dw——地下水位埋深，m；

pc——粘粒含量百分?jǐn)?shù)（小于3或砂土?xí)r取3）。

當(dāng)實(shí)際貫入擊數(shù)（N）大于 ,則不會(huì)液化，反之則能產(chǎn)生震動(dòng)液化。

由于標(biāo)準(zhǔn)貫入法無法對(duì)礫砂和礫石層進(jìn)行有效的評(píng)判，且測(cè)量精度要低于原位土體波速測(cè)試，所以近些年來許多學(xué)者致力于現(xiàn)場(chǎng)土體剪切波速與液化勢(shì)相關(guān)性的探索，發(fā)展以剪切波速或瑞利波速為指標(biāo)的判別方法，取得了相當(dāng)?shù)某晒鸞3]。

3 數(shù)值方法在飽和砂土液化中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的標(biāo)貫判別方法只能是通過孔中的標(biāo)貫擊數(shù)來判斷一個(gè)小區(qū)域的砂土液化的可能，但對(duì)于孔間的情況只能通過實(shí)驗(yàn)孔處的液化深度作粗略的估計(jì)，存在很大的不確定性。周小文[4]等人應(yīng)用Kriging(克立格)法對(duì)南水北調(diào)穿黃工程北岸漫灘明渠地基的砂土液化范圍的判別做了研究。Kriging插值法是一種考慮隨機(jī)場(chǎng)相關(guān)結(jié)構(gòu)的插值方法，其用于巖土工程地質(zhì)特征的統(tǒng)計(jì)推斷有助于揭示勘探孔以外的地層信息，對(duì)于大區(qū)域場(chǎng)地砂土液化范圍的判別是一個(gè)較好的手段。

但是通過佘躍心[5]等人的研究發(fā)現(xiàn)，也許是數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分量不能從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中完整的分離的原因，對(duì)于場(chǎng)地的某些液化勢(shì)的某些局部特征，Kriging方法不能較好的反映。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法在非線形映射能力方面的較好表現(xiàn)，佘躍心等人采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合Kriging技術(shù)對(duì)殘余分量進(jìn)行分析。通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和結(jié)合法能夠更好的預(yù)測(cè)場(chǎng)地的砂土液化的等值線。特別是某些低液化勢(shì)區(qū)域中的高液化勢(shì)及液化勢(shì)極植區(qū)也得到充分反映。

近年來數(shù)值方法大量應(yīng)用在砂土液化的研究過程中，除上述方法外，還有灰色理論法[6]，突變論法[7]等，在該領(lǐng)域也取得了大量的研究成果。

4 關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的進(jìn)一步探討

由于現(xiàn)在我國工程中廣泛應(yīng)用的砂土液化的判別方法是通過標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用標(biāo)貫擊數(shù)，通過經(jīng)驗(yàn)公式來判斷的，但經(jīng)驗(yàn)公式的精確性有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。通過液化概率分析，規(guī)范法的可靠性不高?；谏鲜鲈颍赏ㄟ^室內(nèi)的微型貫入實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證標(biāo)貫法的準(zhǔn)確性，并可以對(duì)其修正：①找到原狀砂的標(biāo)貫和微型貫入值之間的關(guān)系，并建立關(guān)系式；②找到液化前后微型貫入值之間的關(guān)系，建立利用微型貫入值判定砂土液化的公式；③找到動(dòng)三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果和微型貫入值之間的關(guān)系，并建立關(guān)系式；④找到液化后微型貫入值所對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫值。判斷經(jīng)驗(yàn)公式的準(zhǔn)確性，并對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式提出可能的修正。

微型貫入試驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，方便快捷，在一定程度上克服了取樣的擾動(dòng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，只要規(guī)范取樣，土樣的擾動(dòng)可以不予以考慮。若可以建立很好的數(shù)學(xué)關(guān)系式，在工程現(xiàn)場(chǎng)就可以同標(biāo)貫試驗(yàn)一樣直接判定砂土的抗液化性。但該試驗(yàn)得出得數(shù)據(jù)有限，因此有待在生產(chǎn)實(shí)踐中的進(jìn)一步的驗(yàn)證。

5 結(jié)論

應(yīng)用Seed簡(jiǎn)化法，剪切波速法和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的方法都可以判斷飽和砂土的液化情況，而且這幾種方法研究都很深入，均有很好的適用性。數(shù)值方法的應(yīng)用也為飽和砂土液化的判別提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文認(rèn)為室內(nèi)的微型液化試驗(yàn)也是一種很好的判別飽和砂土液化的方法，且有待近一步的研究。

[1] Seed H B.Soil liquefaction and cyclic mobility evaluation foe level ground during earthquakes[J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division , ASCE , 1979,105(2)

[2]Youd T L ,Idriss I M,Andrus R D,et al. Liquefaction resistance of soils: summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on evaluation of liquefaction resistance of soils [J] . Journal of the Geotechnical Engineering Division ,ASCE , 2001 ,127(10)

[3] 石兆吉,郁壽松,豐萬玲. 土壤液化勢(shì)的剪切波速判別法[J].巖土工程學(xué)報(bào),1993,15(1).

[4] 周小文,付 暉. Kriging法在大區(qū)域場(chǎng)地砂土液化范圍判別中的應(yīng)用研究[J]. 長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2005,22(4).

[5] 佘躍心. 飽和砂土場(chǎng)地液化勢(shì)預(yù)測(cè)的幾種方法[J]. 水運(yùn)工程,2004,(12).

[6] 嚴(yán)定中,余建星,王永功,王亮. 基于砂土液化分析的穿越管道抗震可靠性[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2004,13(5).

[7] 尚新生,邵生俊,謝定義. 突變理論在砂土液化分析中的應(yīng)用[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,23(1).

Current situation and prospects of saturated sand liquefaction

BIAN Jing1, WANG Qian1, TAO Yong1, SUN Ya-hong1,ZHENG Bai-gong2
1. Geological Environmental Monitoring Central Station of Jilin Province, Changchun 130021, Jilin, China; 2.Jilin Team of Geological Survey of China Building Materials Industry, Changchun 130033, Jilin, China

The study of saturation sand liquefaction has been lasted many years, and we have deep understanding of it. We also got a lot of achievement on some methods, such as the Seed simplif ed method, shear wave velocity method and standard penetration test (SPT). In this paper, mainly introduce SPT widely utilized in our country, and how to use numerical method to determine the anti-liquefaction of site. Put forward the prospect that utilize minisize penetration test to judge the liquefaction of saturated sand.

saturation sand liquefaction; SPT; numerical method; minisize penetration test

TU441

：A

1001—2427（2013）04 - 132 -2

2013-04-28;

2013-11-07

邊 靜（1983—），女，吉林長(zhǎng)春人，吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站助理工程師.