淺析公路工程地震液化判斷問題范文

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摘要：在公路工程建設(shè)施工中，地質(zhì)勘察是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，一般需對(duì)路線范圍內(nèi)的飽和砂土層進(jìn)行地震液化判斷，以防止因地震液化公路工程出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響結(jié)構(gòu)安全和行車安全。在我國現(xiàn)行的規(guī)范中有多種液化判斷的方法，在實(shí)際工程勘察設(shè)計(jì)中，由于公式不同，關(guān)于地基液化等級(jí)的估計(jì)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生矛盾的結(jié)果。為此，有必要對(duì)公路行業(yè)砂土液化判斷及地基液化等級(jí)劃分進(jìn)行分析討論。文章結(jié)合公路工程實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)公路勘察中常采用標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)進(jìn)行液化判斷的方法和靜力觸探原位測(cè)試來判斷的方法進(jìn)行論述，可為工程實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵字：公路工程；勘察；飽和砂土；液化判斷；結(jié)果分析 

1引言

飽和砂土液化是公路工程路基震害的重要起因之一，國內(nèi)外判斷粉土、飽和砂土液化的發(fā)生概率有多種不同的試驗(yàn)方法，比如比較熟悉的經(jīng)驗(yàn)分析法、Seed簡化分析法、室內(nèi)試驗(yàn)法和概率統(tǒng)計(jì)法等[1-7]。國內(nèi)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范普遍采用的方法是地震液化判斷方法，其具體試驗(yàn)方法有剪切波速法、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法、靜力觸探法等。在公路工程項(xiàng)目勘察過程中，如果認(rèn)為該項(xiàng)目有可能出現(xiàn)液化病害，施工現(xiàn)場(chǎng)通常將采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法來進(jìn)行判斷。地震液化的過程是在短暫地震過程中，路基和路床中的飽和砂土、以及粉土中的孔隙水壓力驟然上升，而這部分壓力不能及時(shí)消散，使得原來由砂粒間作用力的傳遞效果減弱，當(dāng)這種砂粒間的有效壓力完全消失時(shí)，其中的飽和砂土和粉土就會(huì)變得像液體一樣，這種現(xiàn)象即被稱為砂土液化[8-11]。地基上層有無液化可能、地基土液化等級(jí)的高低，將直接影響到公路工程項(xiàng)目抗震措施，甚至直接關(guān)系到公路工程的造價(jià)問題。公路工程中的砂土液化一般有兩個(gè)判斷公式，這兩個(gè)公式都是由地震調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)公式。在實(shí)際的公路工程勘察設(shè)計(jì)過程中，由于使用公式的不同，對(duì)于地基液化等級(jí)的估算有時(shí)會(huì)產(chǎn)生相互矛盾的結(jié)果[12-15]。為此，有必要對(duì)公路行業(yè)砂土液化判斷和地基液化等級(jí)劃分等技術(shù)問題進(jìn)行分析討論。飽和砂土液化判別比較常用規(guī)范有《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTGC20-2011）、《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TB02-01-2008）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）。當(dāng)采用靜力觸探方法來進(jìn)行砂土液化判斷的時(shí)候，工程實(shí)踐中一般采用《鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程》（TB10018-2003）作為依據(jù)。

2地震液化判斷與液化指數(shù)計(jì)算

公路工程中的地震液化判斷主要依據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTGC20-2011）、《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ044-89）和《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TBU2-01-2008）。液化判斷常用的方法主要有以下兩種[16-19]。①依據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTGC20~2011）和《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ044-89）的判斷方法。這兩個(gè)規(guī)范的具體判斷計(jì)算方法不完全一樣，判斷計(jì)算公式分別為：該計(jì)算公式是根據(jù)為幾次大的地震產(chǎn)生的原始資料，通過采用地震剪應(yīng)力比，再通過施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)經(jīng)過修正后，將修正后的數(shù)值作為液化的判斷具體指標(biāo)而建立起來的理論計(jì)算方法。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(shí)，可以將此場(chǎng)地判定為液化土層。②依據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TB02-01-2008）中的具體計(jì)算方法。該方法計(jì)算公式如下：當(dāng)測(cè)試點(diǎn)在距離地表15m深度范圍內(nèi)時(shí)，計(jì)算公式為：當(dāng)測(cè)試點(diǎn)在距離地表15m~20m深度范圍內(nèi)時(shí)，計(jì)算公式為：這種計(jì)算方法為線性計(jì)算方法，當(dāng)出現(xiàn)未經(jīng)桿長修正的飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)值，且錘擊數(shù)值小于液化判斷標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的臨界值時(shí)，即可判定此土層為液化土層。在液化指數(shù)的計(jì)算過程中，工程實(shí)踐中使用了相同的公式：

3實(shí)例計(jì)算

3.1液化判斷

本文選取廣西省某公路工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行粉土地震液化判斷及液化指數(shù)分析，如圖1（a）和（b）所示為公路工程現(xiàn)場(chǎng)勘察照片，施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)初判。初判的原則：①如果所處土層的地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世（Q3）及其以前、在地震加速度為7°和8°的地區(qū)時(shí)，可以初步判定此地區(qū)為不液化地區(qū)；②如果粉土的黏粒（一般指粒徑小于0.005mm的顆粒）含量百分率，在7°、8°、和9°地區(qū)時(shí)分別大于等于10、13和16時(shí)，可以判定為不液化土。此種方法中用于液化判斷的黏粒含量系采用六偏磷酸鈉作分散劑測(cè)定，當(dāng)采用其他方法進(jìn)行判定時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行換算；③天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合上述條件之一時(shí)，可不考慮液化影響，如三項(xiàng)條件均不符合，需進(jìn)行第二步詳判。工程實(shí)踐中，一般采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判斷法進(jìn)行詳判。詳判也分為三種基本情況：①埋深小于5m，應(yīng)對(duì)地面下15m范圍內(nèi)土液化情況進(jìn)行判斷；②當(dāng)采用樁基或埋深大于5m的深基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)判斷15m～20m范圍內(nèi)土的液化情況。當(dāng)飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)，一般指未經(jīng)桿長修正的值，小于液化判斷標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值Ncr時(shí)，應(yīng)判為液化土。當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)，尚可采用其他判斷方法。

3.2液化指數(shù)

根據(jù)對(duì)廣西省某公路工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)鉆孔進(jìn)行液化計(jì)算，求得的液化指數(shù)IlE=9.4，地基的液化等級(jí)屬于中等；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法計(jì)算得液化指數(shù)IlE=18.2，地基液化等級(jí)屬于嚴(yán)重。由此可以得出，兩種計(jì)算方法所得到的液化判斷結(jié)果存在著較大差別的結(jié)論。

4結(jié)語

①為了統(tǒng)一液化判斷標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值的意義，本文結(jié)合工程實(shí)際和經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)公路工程液化判斷的公式進(jìn)行了修改，修改后的公式為：NCR=[11.8×(1+13.06σ0/σeKhCV)(1/2)-8.09]ε/Cn（6）當(dāng)飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)（這里指未經(jīng)過桿長修正的）小于液化判斷標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值時(shí)，判定為液化。②在利用規(guī)范公式進(jìn)行液化判斷的過程中，發(fā)現(xiàn)同樣的飽和粉上層，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，這里與地基土液化的原理不相符合。

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作者：羅勇 單位：廣西荔玉高速公路有限公司