准确地测定粘粒含量与正确判别地震液化的关系

科技信息　０科教前沿０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１０年第３３期　准确地测定粘粒含量与正确判别　地震液化的关系　刘　萍　何传聪　（湖北非金属地质公司　湖北武汉【摘４３００３０）　要】运用静力触探试验和标准贯入试验进行地震液化判别皆用到粘粒含量这一指标，因此准确地测定粘粒含量具有重要意义。本文　论述了粘粒含量与液化判别之间的关系　【关键词】粘粒含量；地震液化　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　Ｅｖａｌｕａｔｉｉｎｇ　Ｔｈｅ　Ｃｌａｙ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ａｎｄ　Ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ　Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ　Ｔｈｅ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ＬＩＵ　Ｐｉｎｇ　ＨＥ　Ｃｈｕａｎ—ｃｏｎｇ　（Ｈｕｂｅｉ　Ｎｏｎ－－ｍｅｔａｌｌｉｃ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．ＬＴＤ．，Ｗｕｈａｎ　Ｈｕｂｅｉ，４３００３０）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｌａｙ　ｐｒａｔｉｅｌｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ｂｙ　ｓｔａｔｉｃ　ｓｏｕｎｄｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｏｒ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ　ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｈａｓ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｃｌａｙ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｃｌａｙ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ；Ｓｅｉｓｍｉｃ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　Ｏ引言　《岩土：Ｉ：程勘察规范＞）ＧＢ５００２１—２００１规定，当抗震设防烈度为７～　９度，且场地分布有饱和砂土或饱和粉土时，应判别液化的可能性。武　汉市属地震基本烈度６度区，按７度设防，因此在工程勘察中，常需进　行地基土液化判别和液化指数计算，而在进行液化判别时，常用到粘　粒含量这一重要指标，其准确与否直接影响到判别结果的真实性和客　观性。然而，笔者发现在实际工程中一些单位对饱和粉土或砂土很少　测定其粘粒含量，特别是在一些小型勘察报告中，这一现象尤其突出。　Ｎ，Ｏ＝Ｎｏ［Ｏ．９—０．１（ｄ　一ｄｗ）】Ｖ３，Ｒ　式中：Ｎ　一液化判别标准贯人锤击数临界值　Ｎ。一液化判别标准贯入锤击数基准值　ｄ　一饱和土标准贯人试验点深度（ｍ）　粘粒含量百分率（％），当小于３或为砂土时，均应采用３　（１）　对于存在液化土层的地基。要查明各液化土层的深度和厚度．并　计算液化指数，评价其液化危害等级。液化指数的计算公式是：　—　－１　＾　，　ｉ＝１　（１一｛　）ｄ　１　Ｖ饥　（２）　１　地震液化的概念及其影响因素　处于饱和状态的砂土或粉土受到振动后趋于密实，导致土体中孔　隙水压力骤然上升，相应地减少了土粒问的有效应力，从而使土的抗　式中：Ｉｌ一液化指数　ｎ一１５ｍ深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数　剪强度降低。这一关系可由有效应力原理表示为：　印＝　－ｇ）￡ｇ中　式中：　厂＿＿土的抗剪强度　ａ——剪切面上的法向应力　Ｎ…Ｎ—ｉ点标准贯入击数的实测值和临界值，当实测值大于临界　值时应取ｌ临界值的数值。　ｗ．ｉ点所代表的土层厚度（ｍ）　ｗ　一ｉ土层考虑单位土层厚度的层位影响权函数值（ｍ　）　按液化指数划分的液化等级分级评价标准如下表：　表１液化等级　Ｔａｂｌｅ　１　Ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ｇｒａｄｅｓ　孔隙水压力　有效内摩擦角　在周期性的地震作用下，孔隙水压力逐渐累积，当ａ＝／．ｔ时，导致土　的抗剪强度ｒｊ＝Ｏ，显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。　影响土体液化的因素，包括土的性质，土的状态．场地条件，动荷　载的特点等，但能否产生液化，主要还是取决于土的性质。就土的种类　而言。中、细、粉砂最易产生振动液化．粉土和砂粒含量较高的砂砾土　也属于可液化土。土的抗液化性与土中粘粒含量有很大关系。粘性土　由于粘聚力，振动不容易使其体积发生变化，也不容易产生较高的孔　隙水压力，所以是非液化土。若土中粘粒含量达到一定程度，就可抑制　土体的液化。根据ＧＢ５００１１－２００１当粉土的粘粒含量百分率．在设防　烈度为７度、８度和９度分别不小于１０、ｌ３和１６时，判定为不液化　土。当粘粒含量百分率小于上述数值时，应进行液化判别。　　Ｊ表２武汉蔡甸汉江大桥土工试验资料　Ｔａｂｌｅ　２　Ｄａｔａ　ｏｆ　ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｆｏｒ　Ｊｉａｎｇｈａｎ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｉｎ　Ｃａｉｄｉａｎ　ｉｎ　Ｗｕｈａｎ　Ｃｉｔｙ　样品　编号　１—１　０　Ｏ　０　１　Ｏ．６　颗粒大￣Ｊ＇（ｍｌｎ１　＞２　２－０　５　０．５－０．２５　０．２５－０．０７４　０　０７４－０．Ｏ５　０．０５－０．０ｏ５　＜Ｏｏｏ５　土的定名　ＧＢ５ｏｏ７＿　２００２　６８．２　２０　９　３．８　６．４　粉砂　２地震液化判别与粘粒含量的关系　判断砂土液化的方法有室内试验和原位测试法，由于采取砂土的　原状样非常困难，有时也难以办到，因此一般采用标准贯入法和静力　触探法等原位测试手段。　２．１　标准贯人试验在液化判别上的应用　《建筑抗震设计规范））ＧＢ５００１１－２００１指出：当初步判别认为需进　一；１—２　０．０　００　１—３　０．Ｏ　Ｏ０　１—４　Ｏ．０　０．１　１—５　Ｏ．Ｏ　Ｏ．１　ｌ一６　０．０　Ｏ．１　０．１　０．１　Ｏ．２　１．５　Ｏ．３　６４．５　６３－２　７６．Ｏ　７６　３　６５＿２　６．５　ｌ９．５　４　９　０　１　１３．８　１７．５　１Ｏ．１　１３．５　１２．８　１９．３　ｌ１．７　７．１　５．３　９　２　１．３　粉砂　粉砂　细砂　细砂　粉砂　步液化判别时，应采用标准贯入试验判别法。　１—７　０　５　２　７　１－８　０．０　１．８　２．１　１６．２　６２＿３　６４　７　６．２　Ｏ．１　２２，Ｏ　１２．７　４．２　４　５　粉砂　细砂　利用未经杆长修正的标准贯入击数，通过计算求得临界值，然后　与基准值比较判别，是判别地基土层液化可能性的最常用的方法。在　国家的、行业的、地方的各种抗震规范、地基规范和勘察规范（或规程）　中均推荐有基本相同的计算公式和评价方法：　标准贯人击数临界值计算公式如下：　ｌ一９　０．０　０Ｏ　１一ｌＯ　Ｏ．０　０．１　０．３　０　９　８０．１　７３．Ｏ　１．３　２．Ｏ　１３．２　２０．６　５．１　３　４　细砂　粉砂　２．２静力触探试验在液化判别上的应用　４１　２０１０年第３３期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＦＯＲＭ＿ＡＴ１０Ｎ　根据有关研究资料，对于易液化的土（平均粒径０．０７～０．１５ｍｍ）．　仅用一天时间即可提交试验报告，该方法既快又准确。两种试验方法　双桥探头的锥尖阻力与标准贯入击数的相关性较好，可得到近似经验　所得数据统计平均值见下表。　式：　表３某工程颗粒分析统计平均值襄　Ｎ＝０．２６％＋１．３４。将其代人（１）式可得：　Ｔａｂｌｅ　３　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｑ　，＝（ｑ　１．３４）［０．９＋０．１（以一ｄ　］、／３　ｃ一１．３４　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　式中：ｑ　液化判别锥尖阻力临界值（０．１ＭＰａ）　颗粒组成（％）　粒径大小（ⅡｌｒｒＩ）　ｑ　一液化判别锥类阻力基准值（０．１ＭＰａ）　凡实测ｑ　小于ｑ　者，应判定为液化土；相反，则判定为不液化　试验方法　０．５～０－２５　０．２５－０．７４　Ｏ．Ｏ７４一Ｏ．ｏ０５　＜Ｏ．００５　土。　快速法　１３．８　４１．７　３２．４　１２．１　由上述二种液化判别方法，各计算公式皆包含有三个含量值ｄ　、　传统方法　１４．０　４２．０　３２．１　１】．９　ｄ　和　，其中ｄ　宜按建筑使用期内平均最高水位采用，也可按近期内　最高水位采用，在某一地区，可简化为常数。对于某一测试深度ｄ　处　４结束语　砂土的Ｉ临界判别值（Ｎ　和ｑ　）只与粘粒含量Ｐ。有关。因此，准确测定　粘粒含量对正确判断砂土的液化性是非常重要的。如果粘粒含量值不　易液化土层中粘粒含量的大小直接影响到该土层的液化趋势，由　可靠。可能本应进行液化判别的土误判为不必进行液化判别的粘质粉　原位测试方法进行液化判别时，皆用到粘粒含量这一重要指标。因此，　土或粉质粘土，导致工程隐患，或将液化指数很小的轻微液化砂土误　快速准确地测定该指标对地震液化判别具有重要意义。ｌ　判为严重液化土层，要求投入巨资进行抗震处理，造成投资的浪费。所　以说准确地测定粘粒含量是非常重要的。表２是我们对武汉蔡甸汉江　【参考文献】　［１］岩土工程勘察规范，ＧＢ５００２１—２００１．北京：中国建筑工业出版社，１９９５．　大桥土工试验资料，其数据为地基土的液化判别提供了可靠依据　２］建筑抗震设计规范，ＧＢ５００１１－２００１．北京：中国建筑工业出版社，２００８．　３一种新型的测定粘粒含量的方法　［３］刘宜华．论对塑性指数ＩＰ≤１０的土进行颗粒分析的必要性．中国勘察与岩土　工程．１９９７．　我院自１９９２年开始采用ＰＤ型颗粒分析特种白控吸液仪．至今　［４］《岩土工程手册》编写委员会．岩土工程手册．北京：中国建筑工业出版社，　已对数万件样品进行了分析，与传统方法的相比效率大大提高。我院　１９９４　地处武汉地区，常常遇到需要测定“粘粒含量”的饱和砂土或粉土．有　［５］孟高头，编著．土体原位测试机理、方法及其工程应用．北京：地质出版社，　时遇到大型工程，一天就得做近百个样，用传统方法是根本无法完成　】９９７　的。但是自从我院引建了ＰＤ型颗粒分析特种自控吸液仪后，近百个　作者简介：刘萍（１９６０．９一），女，Ｉ程地质专业高级工程师，现从事岩土工　样品，只需一天即可提交报告。　程勘察的贯标Ｉ作。　我院有一工程因特殊原因，将样品送武汉某勘察设计院进行颗粒　分析，半个多月该院才提交试验结果，与我们采用快速方法获得的数　［责任编辑：常鹛飞］　据相比，结果相差甚微。而我们使用ＰＤ型颗粒分析特种自控吸液仪　（上接第８５页】４虚拟实验室设计总结　［２］张慧．互联网上机械设计虚拟实验室设计型实验研究咖．机械设计与研究，　２００８，８．　本文重点介绍了基于ＶＲＭＬ的机械设计虚拟实验室的研究和实　［３］侯文君，王俊惠一种基于虚拟技术的机械产品设计工作室系统们．工程图学　现方法。首先论述了虚拟实验室系统的概念、特点及应用现状；然后给　学报，２００８，４．　出了机械设计虚拟三维实验场景建模的方法和ＶＲＭＬ场景的优化策　［４］陈敏，支ｌｊ晓秋，伍胜男．基于ＶＲＭＬ技术虚拟机械设计实验室的研究叨．机械　略；并且基于ＣＡＤ技术和ＶＲＭＬ技术仿真了曲柄滑块机构实验过程。　设计．２００７．２．　虽然在机械设计实验中只是模拟了其中一个实验，但是为开发虚拟实　［５ｊ张群艳，肖刚，吕慧强ｌ基于ＶＲＭＬ的机械基础实验虚拟场景构建田．浙江工　验系统探索到了一条可行之路，只要按照我们的方法，任何用户都可　业大学学报．２００５．６．　迅速扩充虚拟实验系统，开发出更多的虚拟实验。　作者简介：赵海峰（１９８１一），男，江苏南京人，硕士，主要从事机电一体化工　作。　【参考文献】　郭燕（１９８２一），女，江苏南京人，硕士，主要从事微电子工程工作。　［１］罗建强，张申生，李磊．基于ＶＲＭＬ的智能主题设计的研究【Ｊ］．计算机仿真　２００４　６　［责任编辑：吕一然】　｛上接第９７页）５．４深井自动开关水泵，省时省力，而且，保证了安全　警短信到管理人员专用手机上，管理人员可立即进行处理。　不问断供水。陇海院给水所，未安装自动开关水泵手机三遥以前，是值　班人员手动操作深井泵，需要经常不断的观看水塔水位显示标志。万　６初步结论　一疏忽就会造成水塔打冒水，浪费了水资源。现安装自动开关水泵手　无人值班手机三遥自动开关水泵与监控报警系统，已运行半年以　机三遥以后，至今未发生水塔缺水和打冒水。　上。性能稳定，技术先进，设备投资省，运行成本低，为实用新型。特别　５．５经济社会效益明显。陇海给水所值班操作人员，原为３人三班　适合铁路、厂矿自供水无人值班给水处所及农业灌溉供水应用。　制，手动操作深井泵。现改为无人值班给水所，自动开关水泵手机三　遥．由其他绐水所管理人员兼管。　作者简介：杜高潮，本科，高级工程师，技术科副科长。　５．６对无人值班安装有水泵手机三遥的给水处所，采用监控报警。凡　付春香，本科，主管医师，从事饮水卫生安全监察。　有人进入无人值班给水处所监控区，手机三遥终端自动锁定水泵为停　机状态。防盗、防疫、反恐，可防止被监控井水一旦被污染，不致进入管　［责任编辑：吕一然］　网造成用户用水污染事件的发生，保护饮水卫生安全。并可自动发报