程建龍，何亞斌，翟惠明

（1.新疆維吾爾自治區(qū)交通運輸廳，新疆 烏魯木齊 830000；2.交通運輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088）

0 引言

在地震過程中的短暫時間內(nèi)，飽和砂土、粉土中驟然上升的孔隙水壓力來不及消散，使原來由砂粒通過接觸點所傳遞的壓力減小，當(dāng)有效壓力完全消失時，飽和砂土和粉土就會變成像液體一樣的狀態(tài)，即砂土液化。地基土層有無液化可能以及地基土液化等級高低直接關(guān)系到抗震措施及工程造價問題。公路工程中的砂土液化存在兩個判別公式，均是由地震資料調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果總結(jié)出來的經(jīng)驗公式。在實際工程勘察設(shè)計中，由于公式不同，關(guān)于地基液化等級的估計有時會產(chǎn)生矛盾的結(jié)果。為此，有必要對公路行業(yè)砂土液化判別及地基液化等級劃分進(jìn)行分析討論。

1 公路工程中的地震液化判別與液化指數(shù)計算

公路工程中的地震液化判別主要依據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTG C20—2011）、《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ 044—89）和《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》（JTG／T B02－01—2008），液化判別方法有以下兩種。

方法一：《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTG C20—2011）和《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ 044—89）判別方法。這兩個規(guī)范的判別方法一致，判別公式如下：

式中：N1——修正標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)；

N——實測的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)；

Ncr——修正液化標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)；

Cn——標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的修正系數(shù)；

σ0——標(biāo)準(zhǔn)貫入點處土的總上覆壓力；

σe——標(biāo)準(zhǔn)貫入點處土的有效覆蓋壓力；

Kh——水平地震系數(shù)；

Cv——地震剪應(yīng)力隨深度的折減系數(shù)；

ε——黏粒含量修正系數(shù)。

該判別公式是根據(jù)唐山大地震等原始資料，采用地震剪應(yīng)力比與修正的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)作為液化的判別指標(biāo)而建立的。當(dāng)修正標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)小于修正液化臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)時，判定為液化。

方法二：《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》（JTG／T B02－01—2008）判別方法。該方法判別公式如下。

15m深度范圍內(nèi)：

15～20m范圍內(nèi)：

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

N0——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；

dw——地下水位深度；

ρc——黏粒含量百分率。

該方法為線性判別方法，當(dāng)飽和土標(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，判定為液化。

液化指數(shù)計算采用了相同的公式：

式中：IlE——液化指數(shù)；

n——在判別深度范圍內(nèi)，每一個鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗點的總數(shù)；

Ni——i點標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實測值，當(dāng)實測值大于臨界值時，應(yīng)取臨界值的數(shù)值；

Ncri——i點標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的臨界值；

di——i點所代表的土層厚度；

Wi——i土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值。

2 阿喀高速公路粉土地震液化判別及液化指數(shù)計算

2.1 液化判別

阿喀高速公路途經(jīng)喀什地區(qū)伽師縣、克州地區(qū)阿圖什市等，檢測段設(shè)計基本地震度加速度峰值為0.3g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，相應(yīng)地震烈度區(qū)劃為Ⅷ度。分別按照兩種液化判別公式進(jìn)行計算，結(jié)果如表1所示。

表1 15m液化判別表

Ncr1與Ncr2計算結(jié)果差別較大，因為兩者表示的意義有差別。Ncr1表示修正的液化臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)，Ncr2表示液化臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)。為便于對比，將Ncr1除以Cn。由表中數(shù)據(jù)可以看出，Ncr1／Cn普遍比Ncr2要低，在深度14.5m處，Ncr2與Ncr1／Cn相差達(dá)4.1擊，差別較大，但判定結(jié)果是統(tǒng)一的，即5.5m內(nèi)均判定為不液化，5.5m以下判定為液化。這與地基土液化的原理不符。

2.2 液化指數(shù)

對阿喀高速公路鉆孔進(jìn)行液化指數(shù)計算，根據(jù)文獻(xiàn)[1]計算得液化指數(shù)IlE=9.4，地基的液化等級屬于中等；根據(jù)文獻(xiàn)[2]計算得液化指數(shù)IlE=18.2，地基液化等級屬于嚴(yán)重。由此可見，兩者的液化等級判別存在較大差別。經(jīng)過對兩種計算方法的對比發(fā)現(xiàn)，差別較大的原因在于Ni、Ncri的取值。文獻(xiàn)[1]中Ni為實測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)，而Ncri為修正臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)，在液化判別過程中，采用實測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的修正值N1。應(yīng)該采用Ni與Ncr／Cn或者N1i與Ncr，相互對應(yīng)，可以得到相對統(tǒng)一的結(jié)果。

3 結(jié)論

3.1 為了統(tǒng)一Ncr的意義，建議將文獻(xiàn)[1]中的液化判別公式修訂為：

當(dāng)飽和土標(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，判定為液化，從而與文獻(xiàn)[2]相統(tǒng)一，以便于應(yīng)用。

3.2 文獻(xiàn)[1]未對設(shè)計基本地震加 速度為0.15g和0.3g時的水平地震系數(shù)Kh進(jìn)行說明，應(yīng)加以補充。

3.3 文獻(xiàn)[1]中的判別公式，未體現(xiàn)近震與遠(yuǎn)震對臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的影響。

3.4 在利用規(guī)范公式進(jìn)行液化判別的過程中，發(fā)現(xiàn)同樣的飽和粉土層，5.5m位置處土層判定為不液化，而5.5m以下土層判定為液化，這與地基土液化的原理不符。

[1]JTG C20—2011，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[2]JTG/T B02-01-2008，公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則[S].

[3]JTJ 044—89，公路工程抗震設(shè)計規(guī)范[S].