南京水利科學(xué)研究院 225600

摘要：基于對(duì)前人液化研究的整理和學(xué)習(xí)，概述了深層液化研究的現(xiàn)狀，簡述了深層液化的孔隙水壓力計(jì)算和本構(gòu)模型上的不足，分析了液化判別的剪應(yīng)力法和剪應(yīng)變法對(duì)深層液化的優(yōu)劣以及現(xiàn)有的對(duì)深層液化分析的方法和實(shí)例。同時(shí)，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法討論了深層液化的可能性。對(duì)深層液化今后的研究有良好的借鑒作用。

Abstract：Based on the research of predecessor ， this paper which sums up the present situation of liquefaction for sandy soil in deep layer such as a shortage of pore water pressure calculation and the existing constitutive model ，analyzes the advantage and disadvantage of the shear stress analysis and shear strain analysis which use in the liquefaction for sandy soil in deep layer， illustrates existing instances . Meanwhile，analysing the possibility of liquefaction for sandy soil in deep layer by using numerical modeling.The summary of liquefaction for sandy soil in deep layer will be useful for references.

關(guān)鍵詞：土力學(xué)；深層砂土；液化

1 引言

液化是引起的變形是地基破壞的重要原因之一，無論地基土是否完全液化都會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形。因此，為了預(yù)測(cè)建設(shè)場(chǎng)地發(fā)生液化的可能性，必須對(duì)其進(jìn)行液化判別。現(xiàn)有的對(duì)液化判定的設(shè)計(jì)規(guī)范，一般只要考慮20m以上的液化可能性，而對(duì)于20m以下的一般不考慮其液化的可能性。

之所以如此，其主要原因是由于國內(nèi)外對(duì)于深層液化的觀察資料相當(dāng)少，沒有很好的佐證。而隨著對(duì)砂土液化觀察的深入，現(xiàn)在有越來越多的深層液化的實(shí)例。例如，Yord在密西西比河灣觀察的液化深度達(dá)到了30m，曹振中在汶川地震后的研究中發(fā)現(xiàn)，成都、雅安、德陽、綿陽等地區(qū)存在20m以下的深層液化，黃雅虹也針對(duì)港珠奧特大橋的水下工程場(chǎng)地的地基土，進(jìn)行了振動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)，證明了對(duì)于20m至43m的深層液化的可能性。陳國興結(jié)合某長江大橋的地基土，運(yùn)用剪應(yīng)力對(duì)比法，證明了深層液化的可能性。

現(xiàn)有規(guī)范的液化判定分為初判和計(jì)算判別2個(gè)部分，即是對(duì)初判有可能會(huì)液化的地基土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和計(jì)算確定液化等級(jí)。對(duì)于20m以上的液化，國內(nèi)外有大量的判別方法，現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)公式。對(duì)于一般工程而言，運(yùn)用現(xiàn)有的建設(shè)規(guī)范的確可以保證其可靠性。但是，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，高層和中高層的建筑物的普及，建設(shè)中的地基深度也在不斷的加深，現(xiàn)有的規(guī)范越來越不能滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。因此，現(xiàn)在急需對(duì)于20m以下的深度的深層液化進(jìn)行研究。

2 液化機(jī)理

飽和砂土（或粉土）由于振動(dòng)次數(shù)的增加，從而引起超靜孔隙水壓力累積。討論飽和砂土的液化機(jī)理其關(guān)鍵在于描述孔隙水壓力的形成和累積的過程。飽和砂土在循環(huán)剪切應(yīng)力的作用下，有體積收縮的趨勢(shì)，但由于體積受到約束，因此這種體積上收縮的趨勢(shì)表現(xiàn)為孔隙水壓力的增長，從而引起有效應(yīng)力的降低和液化破壞。

汪聞韶通過對(duì)前人各種學(xué)說的總結(jié)和梳理將飽和土的液化機(jī)理主要概括為（1）循環(huán)流動(dòng)性：在循環(huán)作用中的剪縮和剪脹交替變化從而形成了間歇性瞬態(tài)液化和有限度斷續(xù)變形。（2）滑流：飽和松砂的顆粒骨架在剪切作用下呈現(xiàn)出，不可逆的體積壓縮，在不排水條件下引起孔隙水壓力增大和有效應(yīng)力減小，最后導(dǎo)致“無限度”的流動(dòng)變形。（3）沸砂：孔隙水壓力超過其上覆壓力三種現(xiàn)象。

盡管這一認(rèn)識(shí)普遍被接受，但是孔隙水壓力的增長和體積收縮的趨勢(shì)之間的關(guān)系卻有著不同的認(rèn)識(shí)。

由于振動(dòng)前后排水固結(jié)的所測(cè)得的壓縮系數(shù)基本相同。汪聞韶認(rèn)為在不排水的條件下孔隙水壓力是由于振動(dòng)后顆粒重新排列之后其壓縮曲線向內(nèi)平移從而產(chǎn)生的。Liou和Streeter認(rèn)為孔隙水壓力是由于剪切作用引起的骨架壓縮系數(shù)的變化。

Martin，F(xiàn)inn和Seed假設(shè)排水條件下的體積應(yīng)變?cè)隽颗c不排水條件下孔隙水壓力增量有聯(lián)系起來（，為體積回彈模量）。認(rèn)為水的剛度要比土骨架的剛度來的大，水在不排水條件下的體積變形可以忽略，孔隙水壓力都是由土骨架受到動(dòng)荷載作用引起的結(jié)構(gòu)破壞而產(chǎn)生的。

以上3種算法（汪聞韶，Liou，F(xiàn)inn），都是以宏觀液化規(guī)律所總結(jié)的液化算法，因此，沒有有效的物理基礎(chǔ)，而且采用排水時(shí)的體積應(yīng)變作為變化量，而不是剪應(yīng)變，因此沒有辦法反應(yīng)超孔隙水壓力的瞬時(shí)變化，只能反應(yīng)其平均變化量。

同時(shí)，對(duì)于深層液化，由于土體處于高圍壓下，即處于側(cè)限條件。土體一般達(dá)不到初始液化（在不排水實(shí)驗(yàn)中有效應(yīng)力首次為0）（seed，剪切應(yīng)變就已經(jīng)到達(dá)破壞標(biāo)準(zhǔn)（5%到10%）。剪切應(yīng)變就已經(jīng)到達(dá)破壞標(biāo)準(zhǔn)（5%到10%）。同時(shí)，許成順，劉海強(qiáng)等通過真三軸實(shí)驗(yàn)對(duì)三維的側(cè)限條件下的飽和砂土液化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在側(cè)限條件下循環(huán)荷載試驗(yàn)中飽和砂土達(dá)到初始液化后孔隙水壓力和圍壓隨軸向動(dòng)荷載同步等值變化，廣義剪應(yīng)力和有效平均主應(yīng)力始終保持在液化應(yīng)力水平。這是因?yàn)橥馏w受到液化而產(chǎn)生軟化現(xiàn)象有側(cè)向變形的趨勢(shì)，而在側(cè)向變形受到約束時(shí)，側(cè)向變形的趨勢(shì)由側(cè)向應(yīng)力的增大而表現(xiàn)出來，同時(shí)由于側(cè)向壓力的增大孔隙水壓力也可以繼續(xù)增大至等于測(cè)壓。這一宏觀現(xiàn)象以上3種算法都無法體現(xiàn)。

3 判別液化的方式

剪應(yīng)力法是現(xiàn)在國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的判別方法，包括現(xiàn)有國內(nèi)的規(guī)范也是由Seed和Idris最早提出的簡化方法簡化而來的。液化判定的簡化方法，是通過對(duì)比地震振動(dòng)對(duì)土體所造成的動(dòng)剪應(yīng)力比（CSR）和土體的循環(huán)抗剪強(qiáng)度（CRR）來判斷是否液化。

土體的循環(huán)抗剪強(qiáng)度（CRR）可采用室內(nèi)試驗(yàn)的方法（（1）振動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)（2）振動(dòng)單剪實(shí)驗(yàn)（3）振動(dòng)扭剪等）確定，而對(duì)于飽和砂的水平地基，在沒有動(dòng)力計(jì)算和振動(dòng)液化實(shí)驗(yàn)的條件下，一般會(huì)采用以下幾種現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法：（1）標(biāo)準(zhǔn)貫入法（SPT），（2）靜力觸探實(shí)驗(yàn)（CPT），（3）剪切波速法（Vs），（4）貝克實(shí)驗(yàn)（BPT），但SPT試驗(yàn)可考慮更多的土體參數(shù)素更可利用于實(shí)際情況且其應(yīng)用實(shí)例較多有較好的可靠性，相較于SPT試其它試驗(yàn)方法都沒有龐大的數(shù)據(jù)庫，因此在大多數(shù)情況下還是選用SPT試驗(yàn)作為土體的循環(huán)抗剪強(qiáng)度（CRR）的計(jì)算方法。

動(dòng)剪應(yīng)力比可以通過的地震反應(yīng)時(shí)程計(jì)算所得，但地震反應(yīng)時(shí)程計(jì)算過于繁復(fù)不適用于實(shí)際運(yùn)用，一般采用Seed（1971）提出的CSR經(jīng)驗(yàn)公式：

（3-1）

其中：地表最大水平加速度，和分別為上覆豎向總應(yīng)力和有效應(yīng)力，為深度折減系數(shù)。在公式（3-1）中參數(shù)是最為重要的系數(shù)，同樣也是分歧最多的參數(shù)。包括Seed，Liao，Youd和Toprak都對(duì)給出過不同的折減系數(shù)。2001年，Youd和Idriss受美國國家地震中心的邀請(qǐng)，對(duì)“簡化方法”進(jìn)行修正稱為“NCEER”法成為普遍為人認(rèn)同的判別法，其中參數(shù)采用了Cetin和Seed提出的修正方法：

公式（3-2）為：

時(shí)

時(shí)

其中為地震等級(jí)，為地面到40英尺（約12m）的平均剪切波速，d為深度，當(dāng)=時(shí)=。

可以看出公式（3-2）是一個(gè)多級(jí)的分段經(jīng)驗(yàn)公式，其中考慮了包含地震震級(jí)，最大地面加速度，剪切波速等影響因素。Cetin認(rèn)為該公式適用于30m以上深度的液化計(jì)算。但是，剪切波速實(shí)驗(yàn)（Vs）沒有大量的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，用其作為經(jīng)驗(yàn)公式的關(guān)鍵參數(shù)并不能保證其適用性，同時(shí)現(xiàn)有的地震液化觀察數(shù)據(jù)表明，在實(shí)際的液化地區(qū)土層復(fù)雜，并不可能是一種土所組成的，例如曹振中對(duì)汶川大地震中深層液化的研究中，實(shí)際發(fā)生深層液化的粉土存在于20m以下，而20m以上的土都是不可能發(fā)生液化的碩石和黏土。顯然用12m以上土層的平均剪切波速來預(yù)測(cè)20m以下的深度折減系數(shù)也并不合適。

類似于Seed提出的“簡化方法”，Dobry（年提出過一個(gè)關(guān)于地震剪應(yīng)變和土在等效振動(dòng)次數(shù)的作用下發(fā)生液化流動(dòng)的剪應(yīng)變，將做為判別液化的標(biāo)準(zhǔn)。

其中地震剪應(yīng)變可以用下試確定：

（3-3）

其中，為小應(yīng)變時(shí)的剪切模量，為以等應(yīng)變幅為作用次的剪切模量G和最大剪切模量的比值。顯然， 如果由式（3-3） 算得的不超過“ 門檻應(yīng)變”（即不致引起附加動(dòng)孔壓的最大應(yīng)變）（Dobry1982）就不會(huì)發(fā)生液化的可能，無需進(jìn)行判定的可能。如果，超過“ 門檻應(yīng)變”，那么就需要對(duì)地震可能引起的孔壓比（u/）（其中為前期固結(jié)壓力，即圍壓）進(jìn)行計(jì)算。如果此孔壓比小于土體發(fā)生塑性流動(dòng)的孔壓比，則沒有液化的可能性，否則就發(fā)生塑性流動(dòng)。但如果對(duì)其加以簡化和SEED的簡單方法基本相同同時(shí)剪應(yīng)變法主要還是需要通過室內(nèi)試驗(yàn)來判斷土體其是否液化，因此應(yīng)用不廣。

由此，可見剪應(yīng)力法是通過現(xiàn)場(chǎng)貫入實(shí)驗(yàn)和控制應(yīng)力的動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)的，其優(yōu)勢(shì)在于現(xiàn)場(chǎng)貫入實(shí)驗(yàn)擁有大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。就國外的實(shí)驗(yàn)研究而言，Seed就總結(jié)了將近2300個(gè)液化實(shí)例提出了改進(jìn)的“簡化方法”，比較適合于實(shí)際運(yùn)用。

而剪應(yīng)變法是以現(xiàn)場(chǎng)的波速實(shí)驗(yàn)（求）和控制應(yīng)變的動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，相較于剪應(yīng)力法，由于其必須做室內(nèi)試驗(yàn)的苛刻條件，因此也不可能作為現(xiàn)場(chǎng)的判別方法，同時(shí)也有學(xué)者認(rèn)為波速實(shí)驗(yàn)不能較好的反應(yīng)砂土的結(jié)構(gòu)性，因此也不能評(píng)價(jià)原位飽和砂土的抗液化強(qiáng)度（李昕，李萬紅，但那是應(yīng)為當(dāng)時(shí)沒有開發(fā)出在振動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)中測(cè)試土樣剪切波速的有效裝置。盡管就現(xiàn)在的技術(shù)而言，現(xiàn)場(chǎng)波速實(shí)驗(yàn)比標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)更容易控制且精確度較高。但是，由于大多數(shù)的液化判別沒有做剪應(yīng)變法試驗(yàn)的條件，因此，大多數(shù)的情況下還是運(yùn)用剪應(yīng)力法。

現(xiàn)有的液化研究也有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，工程中液化的破壞，主要原因還是應(yīng)為液化的過程中產(chǎn)生了過量的位移和應(yīng)變，并不完全取決于土體的應(yīng)力條件。例如在土體的水平自由表面上，就算出現(xiàn)了大面積的初始液化也不至于引起土體的流變破壞，然而在有些條件下，土體并沒有達(dá)到初始液化，但振動(dòng)引起的土體強(qiáng)度的弱化已經(jīng)使土體發(fā)生破壞。尤其是對(duì)于深層液化而言，在振動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)表明，試樣在高圍壓下孔隙水壓比達(dá)不到1.0，也就是說土體的剪切應(yīng)力還沒有完全達(dá)到0，但是此時(shí)的軸向應(yīng)變已經(jīng)超過了5%，即已經(jīng)發(fā)生了變形破壞。因此在深層液化的判別中，我們需要使用剪應(yīng)變法來效核剪應(yīng)力法的判別結(jié)果，才能保證其可靠性和準(zhǔn)確性。

4 液化的分析方法

對(duì)于實(shí)際問題需要按照不同的地形、地貌條件來選擇合適的分析方法，來預(yù)測(cè)和闡述其液化破壞的可能性。通過對(duì)現(xiàn)有的深層液化工程破壞的可能性的分析，主要可以分為2種破壞形式：邊坡失穩(wěn)，和噴水冒砂。

噴水冒砂：當(dāng)飽和砂體由于振動(dòng)作用，使得其孔隙水壓力等于或超過其上覆壓力時(shí)，飽和砂體會(huì)產(chǎn)生上浮或者“沸騰”的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為噴水冒砂。汪聞韶對(duì)這一現(xiàn)象的變化過程進(jìn)行了闡述。當(dāng)超孔隙水壓力（）超過，上覆有效應(yīng)力的總和時(shí)（即其中為浮容重）就會(huì)發(fā)生噴水冒砂的現(xiàn)象。盡管汪聞韶簡單的將液化的過程分為初始狀態(tài)、中間狀態(tài)和最終狀態(tài)，但也僅僅是在宏觀上闡述可液化發(fā)生的機(jī)理和結(jié)果。如果要對(duì)沸砂的液化過程進(jìn)行闡述還是需要進(jìn)行液化的數(shù)值分析。

Seed（就最早提出了等效線性分析方法，假設(shè)土體為粘彈性體，通過引入一個(gè)等效阻尼比來描述土體在液化過程的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。通過等效剪應(yīng)力和等效阻尼比隨著應(yīng)變的關(guān)系來反應(yīng)土體的液化過程。沒有孔隙水壓力和土體應(yīng)變之間的流固耦合關(guān)系，因此只能運(yùn)用于孔隙水壓力較小的情況下，適用情況較少。

而現(xiàn)有的非線性的數(shù)值模擬方法一般分為：總應(yīng)力法，有效應(yīng)力法和動(dòng)力固結(jié)分析。其中DIANA-SWANDYN是現(xiàn)在運(yùn)用最多最廣泛的動(dòng)力固結(jié)程序，但是該軟件還是偏重于初始液化后的大變形運(yùn)算和再固結(jié)運(yùn)算。因此其實(shí)并不適合于孔隙水壓力發(fā)展比較困難的深層液化中。

總應(yīng)力分析不考慮振動(dòng)過程中的孔隙水壓力的變化過程以及對(duì)土體變形的影響。它采用動(dòng)力分析的方法來計(jì)算土體中的動(dòng)剪應(yīng)力，因而能考慮土體的非線性、滯回環(huán)和復(fù)雜邊界條件，但是對(duì)于復(fù)雜應(yīng)力條件下的液化判別總應(yīng)力動(dòng)力反應(yīng)分析比較困難。因此也并不適用于計(jì)算深層液化的實(shí)際問題。

有效應(yīng)力分析法是在等效線性動(dòng)力反應(yīng)分析的基礎(chǔ)上，將不排水條件下的動(dòng)荷載作用的孔壓發(fā)展模式與Terzaghi固結(jié)理論或者Biot固結(jié)理論加以耦合來定量求解孔隙水壓力的發(fā)展過程。有很多學(xué)者對(duì)該模型做出改進(jìn)和擴(kuò)展，如Martine首先提出了一維的振動(dòng)液化問題的有效應(yīng)力法，沈珠江等提出了在二維情況下可以考慮孔隙水壓力變化的方法，周建提出了三維的有效應(yīng)力方法。比較現(xiàn)有的模型和算例，有效應(yīng)力法是最適合于深層液化數(shù)值模擬的方法。陳國興就運(yùn)用有效應(yīng)力法模擬了某大橋的主墩在地震荷載下20m以下循環(huán)應(yīng)力比CSR，黃雅虹就運(yùn)用有效應(yīng)力法對(duì)港珠奧特大橋水下施工場(chǎng)地進(jìn)行了液化可能性的判別。但是，陳國興和黃雅虹基本上還是運(yùn)用現(xiàn)有的判別公式對(duì)液化土進(jìn)行判別，而沒有進(jìn)行相應(yīng)的修正。

邊坡失穩(wěn)破壞：邊坡在受到循環(huán)荷載作用下，形成剪脹和剪縮的交替作用，從而形成了間歇性的瞬態(tài)液化。按照液化的機(jī)理分類屬于發(fā)生在密砂中的“循環(huán)流動(dòng)性”。對(duì)于一般的邊坡主要采用滑塊極限平衡法，即假定一個(gè)可能的滑動(dòng)面，計(jì)算滑動(dòng)面上的滑動(dòng)剪應(yīng)力，通過對(duì)比該剪應(yīng)力和土體的抗剪強(qiáng)度來評(píng)估液化過程的穩(wěn)定性。但是，“循環(huán)流動(dòng)性”的液化機(jī)理過于復(fù)雜，在液化過程中不僅伴隨著剪縮，還會(huì)有剪脹的現(xiàn)象。而且，由Seed（在早期進(jìn)行的飽和密砂固結(jié)不排水循環(huán)三軸實(shí)驗(yàn)中得出其液化現(xiàn)象僅僅會(huì)在循環(huán)的后期某些點(diǎn)的某些時(shí)刻出現(xiàn)，并且也不會(huì)超過其強(qiáng)度包線（即）。因此，尋找滑動(dòng)面而會(huì)相當(dāng)困難。

例如，Beaty和Byrne運(yùn)用FDM和FEM的混合求解的方法對(duì)圣法南度水庫（Lower San Fernando Dam）在1971年由于液化而發(fā)生的邊坡失穩(wěn)破壞，源代碼采用Itasca公司開發(fā)的程序。盡管，對(duì)于上游面的液化破壞擬合相當(dāng)吻合，但是對(duì)于同樣條件的下的下游邊坡卻并不成功。Beaty將其原因歸結(jié)于現(xiàn)有的有限元和有限差分法相結(jié)合的算法并不適用于大變形的計(jì)算，引起滑塊于滑塊之間的位移模擬的并不準(zhǔn)確。但其實(shí)是由于深層液化的“循環(huán)流動(dòng)性”過于復(fù)雜，土結(jié)構(gòu)的變化或是滑塊的位移變化都會(huì)引起其孔隙水壓力的重新分布，而不能單純的從局部孔壓向外擴(kuò)散的傳統(tǒng)思維來模擬其孔壓的發(fā)展過程。同時(shí)，土體初始條件的稍有不同就會(huì)影響其孔壓的發(fā)展情況。因此，盡管對(duì)該案例會(huì)有比較好的適用性，但是并不可能適用于所有的情況。

5 地震引起的深層液化的數(shù)值模擬

本文對(duì)粉土30m進(jìn)行深層液化的數(shù)值模擬，討論其深層液化的液化的可能性。模擬采用FLAC3D軟件，水平場(chǎng)地的液化模擬的計(jì)算模型示意圖（5-1）。

計(jì)算模型示意圖（5-1）

為了真實(shí)模擬液化土的超孔隙水壓力的產(chǎn)生過程，而采用了較大的模型（長90m，高40m），總共3600個(gè)單元，頂部覆蓋層為1m可液化層為39m，在計(jì)算中對(duì)可能液化層中的幾個(gè)單元進(jìn)行跟蹤，分別記錄該單元的超孔壓和豎直有效應(yīng)力隨動(dòng)荷載時(shí)間的時(shí)程曲線。加載速度峰值在2s內(nèi)達(dá)到0.1，，從20s開始減小30s時(shí)減小為0，并且假設(shè)40m為不可液化層，作為震源。靜力分析采用摩爾庫倫本構(gòu)模型，動(dòng)力分析采用孔隙水壓力增長的本構(gòu)模型采用FLAC3D自帶的Finn模型。阻尼形式采用滯后阻尼（參考應(yīng)變?yōu)閞=6%）并且考慮了流固耦合。土體的主要參數(shù)為表一：

土體主要參數(shù) 表一

土層名稱 c/kPa/（）E/MPa

上覆土層140020338.00.33

粉土135003020.00.33

其結(jié)果如圖所示（5-2）（5-3）（5-4）（5-5）（5-6）（5-7）分別為15m、20m、30m某點(diǎn)的超孔隙水壓力和豎向有效應(yīng)力時(shí)程反應(yīng)曲線：

如圖所示15m、20m、30m土層均出現(xiàn)了豎向有效應(yīng)力為0的現(xiàn)象，因此可認(rèn)為均發(fā)生液化現(xiàn)象，由于使用了滯后阻尼因此減少了其應(yīng)力突變的現(xiàn)象，使得其所得的曲線更加平滑，更有利于觀察曲線的變化趨勢(shì)。分析（5-2）（5-4）（5-6）可得，在震動(dòng)開始的階段孔隙水壓力的增長幅度隨著深度增長而變小，但初始液化的時(shí)間各個(gè)深度相差無幾，同時(shí)初始液化后的孔隙水壓力變化趨勢(shì)基本相同，但是隨著深度的變大，孔隙水壓力最終能夠到達(dá)的數(shù)值也越大。

分析（5-3）（5-5）（5-7）可得，同樣在震動(dòng)的開始階段豎向有效應(yīng)力的增長幅度隨著深度增長而變小，同時(shí)土層的深度越淺其到達(dá)液化的時(shí)間越早。但是在經(jīng)過初始液化的震動(dòng)過程中30m的豎向有效應(yīng)力的震動(dòng)幅度卻比淺層的土體要大這與實(shí)際情況不相符，這可能是由于深層土更靠近震源的，而且邊界采用了靜態(tài)邊界而不是自由邊界的原因。

盡管，為了減少計(jì)算次數(shù)在一些細(xì)節(jié)方面（如邊界條件和模型大?。┻M(jìn)行了簡化，但是該模型還是能夠反應(yīng)深層液化的特點(diǎn)，以及證明可深層液化的可能性。

6 總結(jié)

對(duì)于現(xiàn)有的深層液化判別的研究尚有以下幾點(diǎn)問題：（1）在深層液化的判斷中，剪應(yīng)力的判別標(biāo)準(zhǔn)并不能完全反應(yīng)土體是否已經(jīng)發(fā)生過量的體變，因此需要用剪應(yīng)變?cè)囼?yàn)來對(duì)剪應(yīng)力的判別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正和改進(jìn)。嘗試動(dòng)力分析法的與動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)所修正的本構(gòu)模型相結(jié)合的方法判斷不同砂土深層液化的可能性，從而得出需要進(jìn)行液化變形計(jì)算的不同砂土的深度范圍。同時(shí)可以采用總應(yīng)力法對(duì)其進(jìn)行分析，從而找出擬合深層液化的Rd修正公式。（2）對(duì)于邊坡失穩(wěn)的破壞，需要重新考慮孔隙水壓力的與變形的變化過程，同時(shí)需要對(duì)現(xiàn)有的深層液化的孔隙水壓力的發(fā)展過程計(jì)算方法進(jìn)行比選和修正，使其能有更好的適用于深層液化的客觀現(xiàn)象。

本文運(yùn)用現(xiàn)有的本構(gòu)模型，對(duì)粉土進(jìn)行了深層液化的數(shù)值模擬，盡管該模型還有許多的改進(jìn)空間，但是還是證明了25m以下深層液化的可能性，并且對(duì)不同深度15m、20m、30m的孔隙水壓力和豎向有效應(yīng)力的時(shí)程反應(yīng)曲線進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)深層液化今后的研究有良好的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

（1）Youd T L；Idriss I.M Liquefaction resistance of soils：summary report from the 1996 NCEER and 1998NCEER/NSF workshops on evaluation of liquefaction resistance of soils JOURNAL OF GEOTECHNICAL AND GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING 2001（08）：817-831

（2）袁曉銘；曹振中；孫銳等 汶川8.0級(jí)地震液化特征初步研究 《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》 2009（6）：1289-1296

（3）黃雅虹；呂悅軍；榮棉水；方 怡 關(guān)于深層砂土液化判定方法的探討——以港珠澳

特大橋水下隧道工程場(chǎng)地為例 《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》2012（4）：857-864

（4） 陳國興；胡慶興；劉雪珠 關(guān)于砂土液化判別的若干意見 《地震工程與工程振動(dòng)》 2002（2）：142-151

（5）汪聞韶 土體液化與極限平衡和破壞的區(qū)別和關(guān)系 《巖土工程學(xué)報(bào)》 2005（1）：1-10

（6）汪聞韶 土的液化機(jī)理 《水利學(xué)報(bào)》 1981（10）：23-33

（7）Liou C P；Streeter V L；Richart F E Numerical model for liquefaction Journal of the Geotechnical Engineering Division.ASCE 1977.103（6）：589-606

（8）Martin G R；Finn W D L；Seed H D Fundamentals of liquefaction under cyclic loading Journal of the Soil Mechanics and Foundation Engineering Divison.ASCE 1971.101（5）：423-438

（9）王 剛；張建民 砂土液化大變形的彈塑性循環(huán)本構(gòu)模型 《巖土工程學(xué)報(bào)》 2007（1）：404-409

（10）Seed H B；Lee K L Liquefaction of saturated sands during cyclic loading Journal of the Soil Mechanics and Foundation Engineering Division.ASCE 1966.92（SM6）：105-134

（11）許成順；劉海強(qiáng)；杜修力；尹占巧 側(cè)限條件下飽和砂土的液化機(jī)理研究 《土木工程學(xué)報(bào)》 2014（4）：93-97

（12）單紅仙；段兆臣；劉正銀；賈永剛 粉質(zhì)土重復(fù)振動(dòng)液化與效果研究 《水利學(xué)報(bào)》2006（3）：75-81

（13）Seed H B；Idriss I M Simiplified procedure for evaluating soil liquefaction potential Journal of the Soil Mechanics and Foundation Engineering Division.ASCE 1971.97（9）：1249-1273

（14）Seed， H. B.， Tokimatsu， K.， Harder， L. F.， Chung， R. M. （1984）. \"The Influence of SPT Procedures in Soil Liquefaction Resistance Evaluations\"， Earthquake Engineering Research Center Report No. UCB/EERC-84/15， University of California at Berkeley， October， 1984.

（15）Liao， S. S. C.， Veneziano， D.， and Whitman， R.V. （1988）. \"Regression Models for Evaluating Liquefaction Probability.\" Journal of Geotechnical Engineering， Vol. 114， No. 4， pp. 389-409.

（16）Liao， S. S. C.， and Lum， K. Y. （1998）. \"Statistical Analysis and Application of the Magnitude Scaling Factor in Liquefaction Analysis.\" Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics III， Vol. 1， 410-421.

（17）Youd， T. L.， Noble， S. K. （1997）. \"Liquefaction Criteria Based on Statistical and Probabilistic Analyses\"， Proceedings of the NCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils， December 31， 1997， pp. 201-205.

（18）Toprak， S.， Holzer， T. L.， Bennett， M. J.， Tinsley， J. C. （1999）. \"CPT-and SPT-based Probabilistic Assessment of Liquefaction Potential， Proceedings of Seventh U.S.-Japan Workshop on Earthquake Resistant Design of Lifeline Facilities and Countermeasures Against Liquefaction.

（19）Cetin， K.O. Seed， R.B. （2000）. “Earthquake-Induced Nonlinear Shear Mass Participation Factor （rd）.” Geotechnical Engineering Research Report No. UCB/GT2000/08， University of California， Berkeley.

（20）曹振中；袁曉銘；陳龍偉；孫 銳；孟凡超 汶川大地震液化宏觀現(xiàn)象概述 《巖土工程學(xué)報(bào)》 2010（4）：646-650

（21）Dobry R ，Ladd S R， Yokel F Y， Chung R M ， Powell D. Prediction of Pore Water Pressure Build-up and Liquefaction of Sands During Earthquakes by the Cyclic Strain Methods. Building Science Series 138，National Bureau of Standards ，U S Department of Commerce ，U S Government Printing Office. Washington ，D C，1982

（22）R. B. Seed， K. O. Cetin， R. E. S. Moss， A. M. Kammerer， J. Wu， J. M. Pestana， M. F. Riemer， R.B. Sancio， J.D. Bray， R. E. Kayen6， and A. Faris R .ECENT ADVANCES IN SOIL LIQUEFACTION ENGINEERING： A UNIFIED AND CONSISTENT FRAMEWORK. 26th Annual ASCE Los Angeles Geotechnical Spring Seminar

（23）李 昕 用超聲波法測(cè)定三軸儀內(nèi)非飽和砂土試件剪切模量初探[A] 全國土工建筑物及地基抗震學(xué)術(shù)討論會(huì)論文匯編[C] 西安 1986： 433–438.

（24）李萬紅 用超聲波方法測(cè)量三軸儀內(nèi)飽和砂試樣剪切模量及其與靜動(dòng)強(qiáng)度間關(guān)系的初探[A] 全國土工建筑物及地基抗震學(xué)術(shù)討論會(huì)論文匯編[C] 西安， 1986： 162–167.

（25）汪聞韶 土液化特性中的幾點(diǎn)發(fā)現(xiàn) 《巖土工程學(xué)報(bào)》 1980.第三期：55--63

（26）Seed H B .Idriss I M Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential Journal of the Soil Mechanics and Foundation Engineering Division.ASEC.1971.97（9） 1249-1273

（27）CHAN A H C A unified finite element solution to static and dynamic geo-mechanics problem 1988

（28）CHAN A H C User's manual for DIANA-SWANDYNE Ⅱ 1990

（29）Martin G R .Finn W D L .Richart F E Numerical of liquefaction under cyclic load Journal of the Geotechnical Engineering Division.ASCE.1975，101（5） 423-438

（30）沈珠江 飽和砂土的動(dòng)力滲透變形計(jì)算 《水利學(xué)報(bào)》 1980，（2） 14-22

（31）徐志英；周健 土壩地震孔隙水壓力產(chǎn)生、擴(kuò)散和消散的三維動(dòng)力分析 《地震工程與工程振動(dòng)》 1985，5（4）52-72

（32）陳國興；胡慶興；劉雪珠 關(guān)于砂土液化判別的若干意見 《地震工程與工程振動(dòng)》 2002（2）：142-151

（33）Beaty， M. H. （2001）. “A Synthesized Approach for Estimating Liquefaction-Induced Displacements of Geotechnical Structures.” Ph. D. Thesis. University of British Columbia， Vancouver， Canada.

（34）Itasca Consulting Group， Inc.， （2000） \"FLAC Version 4.0-Fast Lagrangian Analysis of Continua- User's Manual.\"