姜松虎

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

清徐調(diào)蓄水池位于清徐縣西南的汾河階地上，采用半挖半填筑壩方式修筑，長約370m，寬約132m，最大挖深5m，最大壩高5.2m，蓄水量50萬m3。場(chǎng)地地形較平坦，地層巖性第四系全新統(tǒng)洪沖積物低液限黏土、低液限粉土、粉土質(zhì)砂、含細(xì)粒土砂層，厚度大于15m?？辈炱陂g地下水位埋深0.80~2.90m，基礎(chǔ)埋深在地下水位以下。

2 工程地質(zhì)情況

該調(diào)蓄水池所處階地人工堆積物巖性主要為煤矸石、灰渣、低液限黏土等，稍濕，松散，分布于田間小路及鄉(xiāng)間公路上，厚約0~0.50m。

第四系全新統(tǒng)洪沖積物共分為3層：第1層為低液限黏土，棕紅、紅、褐紅色，松散，濕—飽和，軟塑—可塑。本層厚度0.5~2.0m，含水率24.6%~29.5%，孔隙比0.80~0.96，塑性指數(shù)12.0~20.0，黏粒含量18.7%~40.8%，相對(duì)密度0.438；第2層為低液限粉土夾低液限黏土，淺黃褐色，疏松—稍密，飽和，土質(zhì)不均勻。本層厚度約0.5~2.0m，含水率16.4%~38.2%，孔隙比0.53~1.06，塑性指數(shù)8.0~24.5，黏粒含量1.8%~55.7%，相對(duì)密度0.528；第3層為低液限粉土、粉土質(zhì)砂、含細(xì)粒土砂，灰褐、淺灰色，稍密，飽和，具腥味，土質(zhì)不均勻。本層厚度0.5~2.0m，含水率16.4%~30.1%，孔隙比0.56~0.89，塑性指數(shù)7.8~10.9，黏粒含量0~15.3%，相對(duì)密度0.566。

3 場(chǎng)地液化初判

液化初判主要考慮以下三方面因素：

一是區(qū)域地震地質(zhì)條件。本區(qū)所處大地構(gòu)造單元為呂梁—太行斷塊呂梁塊隆和晉中新裂陷區(qū)，盆地內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，周邊多為正斷層與基巖山區(qū)連接，山地不斷抬升，斷陷盆地持續(xù)下降，并不斷接受沉積。工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值為0.20 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35 s，地震基本烈度為8度，需考慮液化。

二是粉土黏粒含量。在8度地震區(qū)，粉土黏粒含量值不小于13%時(shí)，為不液化土，土層第2層和第3層均液化，相對(duì)密度在8度地震區(qū)大于70%時(shí)不發(fā)生液化，土層均液化。

三是場(chǎng)地及地基土條件。第四紀(jì)全新世新近沉積土，地下水位埋藏較淺，上覆非液化土層厚度薄，飽和粉土、粉土質(zhì)砂及含細(xì)粒土砂容易液化。

綜合上述初判，場(chǎng)地存在液化可能性，需進(jìn)一步復(fù)判。

4 場(chǎng)地液化復(fù)判

液化復(fù)判采用標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)法進(jìn)行。

對(duì)初判中場(chǎng)地存在液化可能性或需考慮液化影響的應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)復(fù)判其是否液化。判別公式為N

依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中在地面下20m深度范圍內(nèi)的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值計(jì)算公式對(duì)該場(chǎng)地壩軸線8個(gè)鉆孔共62個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行液化判別，判定結(jié)果見圖1。

由圖1可知，池基第2層中有1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不液化；第3層中有1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不液化；第4層中有3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不液化，其余地層均為液化地層。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)與臨界擊數(shù)對(duì)比圖

5 液化計(jì)算

對(duì)存在液化土層的地基，應(yīng)按下式計(jì)算各鉆孔的液化指數(shù)，并劃分液化等級(jí)。

式中：ILE——液化指數(shù)；

n——在判別深度范圍內(nèi)每個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)的總數(shù)；

Ni，Ncri——分別為i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大于臨界值時(shí)取臨界值的數(shù)值；

di——i點(diǎn)所代表的土層厚度，m；

Wi——土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值。

應(yīng)用上述公式計(jì)算得8個(gè)鉆孔的液化指數(shù)在0.7～40.9之間，其中ZK13CC-7處液化等級(jí)為輕微液化，ZK15CC-5處液化等級(jí)為中等液化，其他鉆孔處液化等級(jí)為嚴(yán)重，綜合評(píng)價(jià)場(chǎng)地液化等級(jí)為嚴(yán)重，影響壩基穩(wěn)定。

液化等級(jí)與液化指數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：0＜ILE≤6為輕微，6＜ILE≤18 為中等，ILE＞18 為嚴(yán)重。

6 地基土液化處理分析

消除地基土液化的方法主要有換填法、強(qiáng)夯法、振動(dòng)水沖法、鉆孔灌注樁、鉆孔灌注樁。結(jié)合工程特點(diǎn)，建議采用振動(dòng)沉管擠密法。使用沉管設(shè)備，將適配的砂石料或合格的天然級(jí)配砂石料，邊振動(dòng)邊灌入軟弱的地基中，拔管后形成復(fù)合地基。振動(dòng)沉管施工時(shí)將土體擠開，灌入同體積的砂石料，能有效解決地基土地震液化問題。