一种基于液化指数和液化度的液化等级划分方法技术

本发明专利技术公开了一种基于液化指数和液化度的液化等级划分方法，本发明专利技术本文通过总结我国水利水电工程实践，提出了基于液化指数、液化度双指标分区、液化等级划分方法，对于设防类别、液化程度均较低的工程，采用液化指数开展等级划分，而对于设防类别、液化程度高的工程，采用液化指数、液化度双指标划分方法，本发明专利技术技术为水利水电工程不同抗震设防标准、液化程度的工程处理方案制定提供了新依据，克服了我国水利水电工程液化处理现状方法中缺少液化等级划分研究、处理措施针对性差的弊端，具有广阔的应用前景。广阔的应用前景。广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液化指数和液化度的液化等级划分方法


[0001]本专利技术涉及一种基于液化指数和液化度的液化等级划分方法。

技术介绍

[0002]地震液化是指在强烈地震作用下，处于地下水位以下的砂土等抗剪能力显著降低直至为零，表现出类似液体特征的现象。对于砂土液化判别，国内普遍按初判和复判两个阶段开展工作，初判一般按照年代法、粒径法、地下水位法进行初判，在初判为不液化土后即可不进行复判；液化复判方法包括《建筑抗震设计规范》(GB50011
‑
2010)标准贯入试验(SPT)法、《岩土工程勘察规范》(GB50021
‑
2001)静力触探试验(CPT)法、基于室内试验的剪应力(SEED简化法)等。事实上不仅仅地震会引起砂土液化，爆炸、机械振动等都可以引起砂土液化现象。其次，也存在砂砾石液化现象，在2008年512汶川大地震震后调查发现，约20％～30％的地表喷出物为中砂、粗砂，而砾、卵石喷出场地有十余处，为此程汝恩等提出了采用重型动力触探击数N63.5进行砂砾石液化判别的方法。
[0003]进入20世纪以来，我国地震研究不断取得新进展，《建筑抗震设计规范》(GB50011
‑
2010)中，通过计算液化指数，将液化分为轻微、中等、严重三个级别，同时结合工程设防类别，规定了不同设防类别、不同液化等级的抗液化措施。而水利水电工程相关规范中，对液化判别方法提出了明确规定，回答了砂土是否发生液化的问题，但没有开展液化等级划分，导致工程设计中，对不同液化程度的判别及处理评价缺乏统一规定，造成有液化就必须全面消除的现象，给水利水电工程造成了一定程度的浪费。本专利技术技术将通过分析不同液化程度表征参数的特点，提出适用于水利水电工程地震等级划分及对应措施的新思路。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于液化指数和液化度的液化等级划分方法，提出对于设防类别、液化程度均较低的工程，采用液化指数开展等级划分，而对于设防类别、液化程度高的工程，采用液化指数、液化度双指标划分方法，为水利水电工程液化处理提供参考。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案一种基于液化指数和液化度的液化等级划分方法，步骤包括如下：
[0006]步骤一：按照现有规范划分将工程划分为甲、乙、丙、丁四种抗震设防类别；
[0007]步骤二：按照动力分析的液化度I
L
成果及《建筑抗震设计规范》中方法计算液化指数法，将甲、乙、丙、丁工程分别划分为轻微、中等、严重的液化等级。
[0008]优选地，步骤二中，对于甲类工程开展三维或二维动力分析计算液化度I
L
，分别按照0.6<I
L
<0.8、0.8<I
L
<1、I
L
＞1.0将甲类工程划分为轻微、中等、严重。
[0009]优选地，步骤二中，对于乙、丙类工程，按照《建筑抗震设计规范》中方法计算液化指数，依据液化指数按照该规范方法判定其轻微、中等、严重的液化等级。
[0010]优选地，还包括步骤三：
[0011]对于甲类工程，乙类液化等级分别为中等、严重的工程，丙类液化等级为严重的工程，对可能液化土层全部进行液化处理、全部消除液化沉陷；
[0012]对于乙类液化等级为轻微的，丙类液化等级为中等、轻微的工程，对于丁类工程，采取基础和上部结构措施部分消除液化即可。
[0013]优选地，步骤三中，对于甲类工程，乙类液化等级分别为中等、严重的工程，丙类液化等级为严重的工程，采用桩基法、深基础、加密法或换土法对可能液化土层处理消除液化沉陷。
[0014]优选地，采用桩基法时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度为，对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实粉土不小于0.5m，对其他非岩石土不小于1.5m；
[0015]采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中，埋入深度不小于0.5m。
[0016]采用加密法时，应处理至液化深度下界；采用振冲或挤密碎石桩加密法加固后，桩间土的标准贯入锤击数不小于液化判别标准贯入锤击数临界值；
[0017]采用换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。
[0018]优选地，步骤三中，
[0019]对于乙类液化等级分别为轻微的工程，丙类液化等级为中等的工程，丁类液化等级为严重的工程，基础处理应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为15m时，其值不宜大于4，当判别深度为20m时，其值不宜大于5，同时不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。
[0020]优选地，还包括步骤四，步骤三采取工程措施后，再次进行三维或二维动力分析计算液化度，进行复核，复核合格要求：
[0021]对于甲类、工程，采取工程措施后要求I
L
<0.6；对乙类液化等级分别为中等、严重的工程，采取工程措施后，液化度要求I
L
<0.7；对丙类液化等级为严重的工程采取工程措施后均要求I
L
<0.8。
[0022]对于乙类液化等级为轻微的，丙类液化等级为中等、轻微的工程，丁类工程按照《建筑抗震设计规范》中方法计算液化指数法复核。
[0023]液化度为有效应力法下超静孔隙水压力与上覆有效荷载的比值。
[0024][0025]式中Δu为超静孔隙水压力；σ
d
为上覆有效荷载。
[0026]总应力法不考虑孔隙水压力增长时砂土剪切刚度特性的变化，以Seed法为代表，采用总应力法定义液化度公式为：
[0027][0028]式中(τ
d
)
l
为土体抗液化动剪应力；(τ
d
)
eff
为单元实际动剪应力。
[0029]由于
[0030](τ
d
)
eff
＝Δutanφ
′0ꢀꢀ
(3
‑
3)
[0031]式中：φ
′0为土体内摩擦角；Δu为超静孔隙水压力。
[0032](τ
d
)
l
＝σ
d
tanφ
′0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4
‑
4)
[0033]式中：σ
d
为上覆土体有效应力。
[0034]根据公式1
‑
1、2
‑
2、3
‑
3、4
‑
4，容易推导如下：
[0035][0036]可以看出，两者内涵一致。
[0037]若I
L
＞1.0，则认为单元会发生液化；I
L
＞0.8即发生液化可能性逐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液化指数和液化度的液化等级划分方法，其特征在于，步骤包括如下：步骤一：按照现有规范划分将工程划分为甲、乙、丙、丁四种抗震设防类别；步骤二：按照动力分析的液化度I
L
成果及《建筑抗震设计规范》中方法计算液化指数法，将甲、乙、丙、丁工程分别划分为轻微、中等、严重的液化等级。2.根据权利要求1所述的基于液化指数和液化度的液化等级划分方法，其特征在于，步骤二中，对于甲类工程开展三维或二维动力分析计算液化度I
L
，分别按照0.6<I
L
<0.8、0.8<I
L
<1、I
L
＞1.0将甲类工程划分为轻微、中等、严重。3.根据权利要求1所述的基于液化指数和液化度的液化等级划分方法，其特征在于，步骤二中，对于乙、丙类工程，按照《建筑抗震设计规范》中方法计算液化指数，依据液化指数按照该规范方法判定其轻微、中等、严重的液化等级。4.根据权利要求1所述的基于液化指数和液化度的液化等级划分方法，其特征在于，还包括步骤三：对于甲类工程，乙类液化等级分别为中等、严重的工程，丙类液化等级为严重的工程，对可能液化土层全部进行液化处理、全部消除液化沉陷；对于乙类液化等级为轻微的，丙类液化等级为中等、轻微的工程，对于丁类工程，采取基础和上部结构措施部分消除液化即可。5.根据权利要求4所述的基于液化指数和液化度的液化等级划分方法，其特征在于，步骤三中，对于甲类工程，乙类液化等级分别为中等、严重的工程，丙类液化等级为严重的工程，采用桩基法、深基础、加密法或换土法对可能液化土层处理消除液化沉陷。6.根据权利要求5所述的基于液化指数和液化度的液化等级划...

【专利技术属性】
技术研发人员：任苇，周恒，狄圣杰，王丹迪，周琳，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：