2012建筑抗震設(shè)計(jì)教材資料

1、第2章場地、地基與基礎(chǔ)§ 2.1 場 地場地是指建造工業(yè)與民用建筑物的建筑場地。國外大量震害表明，不同場地上的建筑 震害差異是十分明顯的，因此，研究場地條件對建筑震害的影響是建筑抗震設(shè)計(jì)中十分重 要的問題。一般認(rèn)為，場地條件對建筑震害的影響主要因素是：場地土類型（及場地土的 剛性或堅(jiān)硬、密實(shí)程度大?。┖蛨龅馗采w層厚度。震害經(jīng)驗(yàn)指出，土質(zhì)愈軟，覆蓋層愈厚, 建筑物震害愈嚴(yán)重，反之愈輕。2.1.1 場地土的類型及場地覆蓋層厚度（1） 場地土的類型場地土的類型（場地土的剛性）指土層本身的剛度特性，一般用土的剪切波速表示， 因?yàn)榧羟胁ㄋ偈峭恋闹匾獎(jiǎng)恿?shù)，是最能反映場地土的動(dòng)力特性的。因此，

2、以剪切波速 表示場地土的剛性廣為各國抗震規(guī)范所采用。根據(jù)土層剪切波速將士的類型劃分為四種，我國抗震規(guī)范中給出的土的類型劃分 和剪切波速范圍如表 2-1。土的類型劃分和剪切波速范圍表2-1土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速范圍（m/s）巖土堅(jiān)硬、較硬且完整的巖石Vs>800堅(jiān)硬土穩(wěn)定巖石，密實(shí)的碎石土800>Vs>500中硬土中密、稍密的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗、中砂，fak>150kPa的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土500>Vs>250中軟土稍的礫、粗、中砂，除松散外的細(xì)、粉砂，fak< 150kPa的粘性土和粉土，fak>130kPa的填土，可塑黃

3、土250 >Vs>150軟弱土淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，fak<130kPa的填土，流塑黃土Vs<150表中fak為由荷載試驗(yàn)等方法得到的地基承載力特征值（單位為kPa）； vs為巖石的剪切波速。對淺層巖土分類時(shí)，一般應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)測波速值來確定，對于重要建筑物更應(yīng)如此。而對于一般建筑和次要建筑，當(dāng)無剪切波速時(shí)，也可參考表2-1來劃分土的類型。（2）場地覆蓋層厚度（dov）建筑場地覆蓋層厚度是指從地表到地下基巖面的垂直距離，也就是基巖的埋深。覆蓋層厚度的確定應(yīng)符合下列要求：一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面的距離確定。當(dāng)?shù)孛?/p>

4、5m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的土層，且其下臥巖25土的剪切波速不小于 400m/s時(shí)，可按地面至該土層頂面的距離確定。 土層中夾有剪切波速大于 500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層。土層中的火山巖硬夾層應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋層厚度中扣除。（3）等效剪切波速（Vse）建筑場地一般由各種類型土層構(gòu)成， 不能用 其中一種土的剪切波速來確定土的類型，也不能簡單地用幾種土的剪切波速平均值來確定，而應(yīng)自然地血波速（圖2-1）。等效剪切波速可按下式計(jì)算:圖2-1多層土地震波速的計(jì)算（a）多層土（ b）單一土層將（2-1）和（2-2）合并，得:i 3 VsiVsed。n diL

5、- si(2-1)(2-2)(2-3)按等效剪切波速來確定土的類型。所謂等效剪切 波速就是根據(jù)剪切波通過計(jì)算深度范圍內(nèi)多層 土層的時(shí)間等于該波通過計(jì)算深度范圍內(nèi)單一 土層所需的時(shí)間的原則，來定義的土層平均剪切式中：d0 一計(jì)算深度（m）,取覆蓋層厚度和 20m兩者的較小值；di 計(jì)算深度范圍內(nèi)第i 土層的厚度（m ）;n 一計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)；vsi 一計(jì)算深度范圍內(nèi)第i 土層的剪切波速（m/s）,宜用現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)。2.1.2 建筑場地類別抗震規(guī)范規(guī)定，建筑場地類別劃分根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度，見 表 2-2。各類建筑場地的覆蓋層厚度表2-2等效剪切波速（m/s）場地類別I

6、 0類11類口類皿類IV類Vse > 8000800 > Vse> 5000500 > Vse> 250<5> 5250 > Vse> 140<3350>50140 > Vse<33151518>80注：表中Vs為巖石的剪切波速。對于丁類建筑及層數(shù)不超過10層且高度不超過30米的丙類建筑，當(dāng)無實(shí)測剪切波速26時(shí)，可根據(jù)巖土名稱和性狀，按表 2-1劃分土的類型，再利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)在表2-1的剪切波速范圍內(nèi)估計(jì)各土層的剪切波速（一般可取平均值），并按公式（2-3）計(jì)算場地計(jì)算深度范圍內(nèi)土層等效剪切波速，最后按表2-2確

7、定建筑場地類別?！纠}2-1】表2-3為某工程場地地質(zhì)鉆孔地質(zhì)資料，試確定該場地類別。例題2-1附表表2-3土層底部深度（m）土層厚度di （m）巖土名稱剪切波速vs （m/s）2.502.50雜填土2004.001.50粉土2804.900.90中砂3106.101.20礫砂510【解】 因?yàn)榈孛嫦?4.90m以下土層剪切波速Vs=500m/s ,所以場地覆蓋層厚度dov=4.9m；且<20m,故取計(jì)算深度 do=4.90m。等效剪切波速按式 2-3計(jì)算：se二 236m/sd0 _4.90n.d. =750150090工- -iivsi200280310由表 2-2 查得，當(dāng) 250

8、m/s > Vse=236m/s > 140m/s 且 3m < dov = 4.9m < 5m 時(shí)，該場地屬 于n類場地。【例題2-2】表2-4為8層、高度為29米丙類建筑的場地地質(zhì)鉆孔資料（無剪切波速 資料），試確定該場地類別。例題2-2附表表2-4土層底部深度（m）土層厚度di （m）巖土名稱地基土靜承載力特征值（kPa）2.202.20雜填土1008.005.80粉質(zhì)14016.208.20粘土16020.704.50中密的中砂一25.004.30基巖一【解】 因?yàn)榈孛嫦?0.70米以下為基巖，場地土覆蓋層厚度dov為20.7m> 20m ,故取場地計(jì)算厚

9、度d°=20m。本例題在計(jì)算深度范圍內(nèi)由4層土，由于未給出各層土實(shí)測剪切波速，需進(jìn)行估算。根據(jù)雜填土靜承載力特征值fak=130kPa,由表2-1可取其剪切波速值vse=100m/s;根據(jù)粉質(zhì)粘土承載力特征值分別為140 kPa和160 kPa,以及中密的細(xì)砂，由表2-1查得，他們的剪切波速值范圍在250140 m/s之間，現(xiàn)取平均值 vse=195m/s。將上述數(shù)值代入式 2-3,得到土層等效剪切波速：vse 二dOi4vsi4.902.20 5.80 4.50 . 8.20 -0.70100195195195二177m/s27由表2-2可知，該建筑場地類別為n類場地。計(jì)算中應(yīng)特別

10、注意，由于覆蓋層厚度dov為20.7m,而計(jì)算深度為20米，所以計(jì)算中第四層土的計(jì)算深度應(yīng)扣除0.7m,即8.20m-0.7m=7.5m。2.1.3 建筑場地評價(jià)及有關(guān)規(guī)定建筑場地范圍內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對斷裂的工程影響進(jìn)行評價(jià)。當(dāng)符合下列條件之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)對地面建筑的影響：抗震設(shè)防烈度小于 8度；非全新世活動(dòng)斷裂；抗震設(shè)防烈度為8度、9度時(shí)，前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆蓋層厚度分別大于 60m 和 90m。當(dāng)不符合上述規(guī)定的情況，則應(yīng)避開主斷裂帶。其避讓距離不宜小于表 2-5對發(fā)震斷 裂最小避讓距離的規(guī)定。在避讓距離的范圍內(nèi)確有需要建造分散的、低于三層的丙、丁類建筑時(shí)，應(yīng)按提

11、高一度采取抗震措施，并提高基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的整體性，且不得跨越斷層線。發(fā)震斷裂的最小避讓距離（ m）表2-5設(shè)防烈度建筑抗震設(shè)防類別甲類乙類丙類丁類8度專門研究200m100m一9度專門研究400m200m一如前所述，當(dāng)選擇建筑場地時(shí)，應(yīng)避開對建筑不利地段，當(dāng)需要在條狀突出的山嘴、 高聳孤立的山丘、非巖石和強(qiáng)風(fēng)化巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙 類以上建筑時(shí)，除保證其在地震作用下的穩(wěn)定性外，尚應(yīng)估計(jì)不利地段對設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù) 可能產(chǎn)生的放大作用，其水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)。其值應(yīng)根據(jù)不利地段 的具體情況確定，在 1.11.6范圍內(nèi)采用。場地巖土工程勘察，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)?/p>

12、分對建筑有利、不利和危險(xiǎn)地段，提供建筑的 場地類別和巖土地震的穩(wěn)定性（如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等）評價(jià)，對需要采用時(shí) 程分析法補(bǔ)充計(jì)算的建筑，尚應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供土層剖面、場地覆蓋層厚度和有關(guān)的動(dòng) 力參數(shù)。§ 2.2 然地基與基礎(chǔ)在地震作用下，為了保證建筑物的安全和正常使用，對地基而言，與靜力計(jì)算一樣,28應(yīng)同時(shí)滿足地基承載力和變形的要求。但是，在地震作用下由于地基變形過程十分復(fù)雜， 目前還沒有條件進(jìn)行這方面的定量計(jì)算。因此，抗震規(guī)范規(guī)定，只要求對地基抗震承載力進(jìn)行驗(yàn)算，至于地基變形條件，則通過對上部結(jié)構(gòu)或地基基礎(chǔ)采取一定的抗震措施來 保證。2.2.1 可不進(jìn)行天然地基上基礎(chǔ)抗震

13、承載力驗(yàn)算的建筑歷次震害調(diào)查表明，一般天然地基上的下列一些建筑很少因?yàn)榈鼗Ф茐牡摹Ｒ?此，抗震規(guī)范規(guī)定：（1）建造在天然地基上的以下建筑，可不進(jìn)行天然地基和基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算：抗震規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑：a. 7度I、n類場地，并采取相應(yīng)抗震措施的柱高不超過10m,且結(jié)構(gòu)單元兩端均有山墻的單跨和等高多跨廠房（鋸齒形廠房除外）。b.采取抗震構(gòu)造措施的單層磚柱廠房，7度I、n類場地，柱頂標(biāo)高不超過4.5m,且結(jié)構(gòu)單元兩端均有山墻的單跨和等高多跨磚柱廠房；7度I、n類場地，柱頂標(biāo)高不超過6.6m,兩側(cè)設(shè)有厚度不小于 240mm且開洞截面面積不超過 50%的外縱墻，結(jié)構(gòu)單元兩端

14、均有山墻的單跨廠房。c.抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)，除抗震規(guī)范有具體規(guī)定外，乙、丙、丁類的建筑（建 造在IV類場地上較高的高層建筑除外）。 地基主要受力范圍內(nèi)不存在軟弱粘土層的下列建筑：a. 一般單層廠房、單層空曠房屋；b.砌體房屋；c.不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋和框架-抗震墻房屋；d.其基礎(chǔ)荷載與c條相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震墻房屋。（軟弱粘土層主要指7度、8度和9度時(shí)，地基土靜承載力特征值分別小于80 kPa、100 kPa和120 kPa的土層。）2.1.2天然地基抗震承載力驗(yàn)算（1）地基土抗震承載力進(jìn)行天然地基基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算，首先要確定地震作用下地基土的抗震承載力

15、。由于地 震是低頻的有限次的脈沖作用，在這樣條件下，除十分軟弱的土外，大多數(shù)土的動(dòng)力強(qiáng)度 都比靜力強(qiáng)度高。此外，又考慮到地震是一種偶然作用，歷時(shí)短暫，所以地基在地震作用 下的可靠都的要求可較靜力作用下時(shí)降低。這樣，地基土抗震承載力，除十分軟弱土外， 都較地基土靜承載力高。地基土抗震承載力的取值，我國和世界上大多數(shù)國家都是采用在 地基土靜承載力的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)調(diào)整系數(shù)的辦法來確定的?？拐鹨?guī)范規(guī)定，地基土抗震承載力按下式計(jì)算：faE='sfa（2-4）a匚s a29式中：fak一為調(diào)整后的地基抗震承載力；t s一為地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)，應(yīng)按表2-6采用；fa 一為深寬修正后的地基土靜承載

16、力特征值，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè) 計(jì)規(guī)范（GB50007）采用。地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)表2-6巖土名稱和性狀(s巖石，密實(shí)的碎石土，密實(shí)的礫、粗、中砂，fak>300kP勺粘性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密、稍密的礫、粗、中砂，密實(shí)和中密的細(xì)、粉 砂，150kPa<fak<300kPa的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土1.3稍密的礫、粗、中砂，100kPa< fak <150kPa的粘性土和粉土，新近沉積的 粘性土和粉土，可塑的黃土1.1淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂、填土，新近堆積黃土和流塑的黃土1.0（2）驗(yàn)算方法按地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)地面平N驗(yàn)算天然地

17、基在地震作用下的豎向承載力時(shí)， 均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下列各式要求： 基礎(chǔ)地面平均壓力應(yīng)符合下式P 工 faE（2-5）式中 P：考慮地震作用時(shí)，基 礎(chǔ)底面的平均壓力?；A(chǔ)底面邊緣最大壓應(yīng)力應(yīng)滿足下式Pmax 1.2 faE（2-6） 圖2-2 基礎(chǔ)地面壓力分布的限制式中：Pmax：基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力?？拐鹨?guī)范同時(shí)規(guī)定，高寬比大于4的建筑，在地震作用下基礎(chǔ)地面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力（拉應(yīng)力區(qū)）；其他建筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間脫離區(qū)（零應(yīng)力區(qū)）面積不應(yīng)超過基 礎(chǔ)地面面積的15%,即(2-7)b - 0.85b式中：b/ -矩形基礎(chǔ)地面受壓寬度（圖2-2）;b 矩形基礎(chǔ)地面范度。§2.3

18、場地土的液化在近代地震史上，我國1966年的邢臺地震，1975年的海城地震以及 1976年的唐山地震，場地土都發(fā)生過液化現(xiàn)象，都使建筑遭到不同程度的破壞。1964年6月日本新瀉地震30使很多建筑的地基失效，就是飽和松砂發(fā)生液化的典型事例。這次地震開始時(shí)，使該城市 的低洼地區(qū)出現(xiàn)了大面積砂層液化，地面多處噴砂冒水，繼而在大面積液化地區(qū)上的汽車 和建筑逐漸下沉。而一些諸如水池一類的構(gòu)筑物則逐漸浮出地面。其中引人注目的是某公 寓住宅群普遍傾斜，最嚴(yán)重的傾角竟達(dá)800之多。據(jù)目擊者說，該建筑是在地震后 4分鐘開始傾斜的，至傾斜結(jié)束共歷時(shí) 1分鐘。新瀉地震以后，土的液化問題更加引起國內(nèi)外地震工作者的關(guān)注

19、。2.3.1 土層液化的概念飽和砂土和粉土在地震時(shí)容易發(fā)生液化現(xiàn)象。地震引起的振動(dòng)使飽和的砂土和粉土趨于密實(shí)，導(dǎo)致孔隙水壓力急劇增加。在地震作用的短時(shí)間內(nèi)，這種急劇增加的孔隙水壓力 來不及排出，使有效應(yīng)力減小，當(dāng)有效應(yīng)力完全消失時(shí)，土體剪切強(qiáng)度等于零，土顆粒處(» 圖2-3 土的液化示意圖于懸浮狀態(tài)，如同液體一樣(圖 2-3),這種現(xiàn)象即為土 的液化。根據(jù)土力學(xué)原理，砂土液化是由于飽和砂土在地震 時(shí)短時(shí)間內(nèi)抗剪強(qiáng)度為零所致。根據(jù)地下水在土顆粒間 滲透過程中的力學(xué)平衡條件得：S 二(二-u)tan :(2 -8)式中 S： 土的抗剪強(qiáng)度。Q作用于剪切面上的法向壓應(yīng)力。U：孔隙水壓力。U

20、急劇增高，直至與總的法向壓應(yīng)力(T中：土的有效內(nèi)摩擦角。地震時(shí)，由于場地土作強(qiáng)烈振動(dòng)，孔隙水壓力相等，即有效法向壓應(yīng)力 3=仃U =0時(shí)，砂土顆粒便呈懸浮狀態(tài)。土體抗剪強(qiáng)度a=0,從而使場地土失去承載能力。場地土液化會引起地面噴水冒砂、地基不均勻沉降、地裂滑坡、建筑物下沉、傾斜、卜理箋雷圭一2.3.2 影響土的液化的因素場地土液化與許多因素有關(guān)，因此需要根據(jù)多項(xiàng)指標(biāo)綜合分析判斷土是否會發(fā)生液 化。但當(dāng)某項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，不論其他因素情況如何，土都不會發(fā)生液化，或即使 發(fā)生液化也不會造成房屋震害。我們稱這個(gè)數(shù)值為這個(gè)指標(biāo)的界限值。因此，了解以下影 響液化因素及其界限值是有實(shí)際意義的。(1)

21、土層的地質(zhì)年代和組成地質(zhì)年代的新老表示土層沉積時(shí)間的長短。較老的沉積土、經(jīng)過長時(shí)期的固結(jié)作用和 歷次大地震的影響，使土的密實(shí)程度增大外，還往往具有一定的膠結(jié)緊密結(jié)構(gòu)。因此，地 質(zhì)年代愈久的土層的固結(jié)度、密實(shí)度和結(jié)構(gòu)性也就愈好，抵抗液化能力就愈強(qiáng)。反之，地31質(zhì)年代愈新，則其抵抗液化能力就愈差。宏觀震害調(diào)查表明，在我國和國外的歷次大地震中，尚未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)年代屬于第四紀(jì)晚更新世( Q3)或其以前的飽和土層發(fā)生液化的。(2) 土中粘料含量粘粒是指粒徑小于等于 0.005mm的土顆粒。理論分析和實(shí)踐表明， 當(dāng)粉土內(nèi)粘粒超過 某一限值時(shí)，粉土就不會液化。這是由于隨著土中粘粒的增加，使土的粘聚力增大，從而

22、抵抗液化能力增加的緣故。(3)上覆蓋非液化土層的厚度和地下水位的深度上覆蓋非液化土層的厚度是指地震時(shí)能抑制可液化土層噴水冒噴的厚度，一般從第一層可液化土層的頂面算至地表。構(gòu)成覆蓋層的非液化層除天然地層外，還包括堆積五年以 上，或地基承載力大于 100kPa的人工填土層。當(dāng)覆蓋層中夾有軟土層，對抑制噴砂冒水 作用很小，且其本身在地震中很可能發(fā)生軟化現(xiàn)象時(shí)，該土層應(yīng)從覆蓋層中扣除?，F(xiàn)場宏觀調(diào)查表明，砂土和粉土當(dāng)覆蓋層厚度超過表2-7所列界限值時(shí)，未發(fā)現(xiàn)土層發(fā)生液化現(xiàn)象。液化土特征深度d0 (m)表2-7飽和土類別烈度789粉土678砂土789注：當(dāng)區(qū)域的地下水位處于變動(dòng)狀態(tài)時(shí)，應(yīng)按不利的情況考慮。

23、地下水位高低時(shí)影響噴砂冒水的一個(gè)重要因素，實(shí)際震害調(diào)查表明，當(dāng)砂土和粉土的地下水位不小于表 2-8所列界限值時(shí)，未發(fā)現(xiàn)土層發(fā)生液化想象。土層不考慮液化時(shí)覆蓋層厚度duj和地下水位界限值dwj表2-8土類及項(xiàng)目烈度789砂土duj(m)789dwj (m)678粉土duj (m)678dwj (m)567(4) 土的密實(shí)程度砂土和粉土的密實(shí)程度是影響土層液化的一個(gè)重要因素。土層密實(shí)程度小，則空隙比大，容易發(fā)生液化。1964年日本新瀉地震現(xiàn)場分析資料表明，相對密度小于50%的砂土，普遍發(fā)生液化，而相對密度大于70%的土層，則沒有發(fā)生液化。(5) 土層埋深理論分析和土工試驗(yàn)表明：側(cè)壓力愈大，土層就愈

24、不易發(fā)生液化。側(cè)壓力大小反映土 層埋深的大小?，F(xiàn)場調(diào)查資料表明：土層液化深度很少超過15m的。多數(shù)淺于15m,更多的淺于10m。32（6）地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間地震烈度越高的地區(qū)，地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越大，顯然土層就越容易液化。一般在 6度及其 以下地區(qū)，很少看的液化現(xiàn)象。而在7度及其以上地區(qū)，則液化現(xiàn)象就相對普遍。日本新瀉在過去曾經(jīng)發(fā)生過 25次地震，在歷史記載中僅有三次地面加速度超過0.13g時(shí)才發(fā)生液化。1964年那一次地面運(yùn)動(dòng)加速度為0.16g,液化就相對普遍。室內(nèi)土的動(dòng)力試驗(yàn)表明，土樣振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間越長，就越容易液化。因此，某地在遭 受到相同烈度的遠(yuǎn)震比近震更容易液化。因?yàn)榍罢邔?yīng)的大震持續(xù)

25、時(shí)間比后者對應(yīng)的中等 地震持續(xù)時(shí)間要長。2.3.3 液化土的判別飽和的砂土和粉土（不含黃土）的液化判別和地基處理，6度時(shí)，一般情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對液化沉陷敏感白乙類建筑可按7度的要求進(jìn)行判別和處理，79度時(shí),乙類建筑可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求進(jìn)行判別和處理。地面下存在飽和砂土和飽和粉土?xí)r，除6度外，應(yīng)進(jìn)行液化判別；存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級，結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。注：此處飽和土液化要求不含黃土、粉質(zhì)黏土?？拐鹨?guī)范規(guī)定用二階段判別方案，即初步判別和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別。（1）初步判別抗震規(guī)范規(guī)定，飽和的砂土和粉土（不含黃土） ，當(dāng)符合下列條件之一時(shí)

26、，可初 步判別為不液化或不考慮液化影響：地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世（ Q3）及其以前時(shí)，7、8度時(shí)可判別為不液化。粉土的粘粒（粒徑小于 0.005mm的顆粒）含量百分率，7度、8度、9度分別不小 于10、13和16時(shí)，可判別為不液化。注：用于液化判別的黏粒含量系采用六偏磷酸鈉作分散劑測定，采用其他方法時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定換算。 淺埋天然地基的建筑，當(dāng)上覆蓋非液化土層厚度du和地下水位深度dw符合下列條件之一時(shí)，可不考慮液化影響：du d0 db -2dw d0db -3dudw1.5d0 2db -4.5(2-9)(2-10)(2-11)式中：dw 一地下水位（m）,宜按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)年平均最高水位采用

27、，也可按近期內(nèi)年最高水米用。du 一上覆蓋非液化土層厚度（m）,計(jì)算時(shí)宜將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除。db 基礎(chǔ)埋深，不超過 2m時(shí)應(yīng)采用2m.。d0 -液化土特征深度，見表 2-7。初步判別初判的作用：可排除一大批地基情況，少做標(biāo)貫，省時(shí)省錢；適用于初勘地 基震害預(yù)測和抗震設(shè)防區(qū)劃。33【例題2-3】圖2-4為某場地地基剖面圖。上覆非液化土層厚度du = 5.5m,其下為砂土，地下水位深度 dw =6.0m?；A(chǔ)埋置深度 db =2m,該場地為8度區(qū)。試按初步判別公 式和圖2-4確定砂土是否考慮液化的影響。非液化土層d /地下本位砂土圖2-4例題2-3附圖【解】按公式（2-9、2-10、2-11）

28、計(jì)算由表2-8查得液化土特征深度 d0 = 8m,則1.5 d0+2 d b-4.5=1.5 8+2 X2-4.5=11.5m= du+dw=5.5+6=11.5m另 d0+ d b-3=8+2-3=7m> dw =6.0md0+ d b-2=8+2-2=8m> du =5.5m計(jì)算表明，沒有一項(xiàng)符合公式要求，故需進(jìn)一步判別是否考慮砂土液化的影響。圖2-5 土層液化判斷圖34在圖2-4a橫坐標(biāo)軸上找到 du =5.5m ,在縱坐標(biāo)軸上找到 dw =6.0m ,并分別做他們的垂線得交點(diǎn)。該交點(diǎn)正好位于8度的斜線上。表明將要進(jìn)一步進(jìn)一步判別是否考慮砂土液化的影響?！纠}2-4】條件同例

29、題2-3，但基礎(chǔ)埋置深度db =2.5m。試按初步判別公式和圖2-4確定砂土是否考慮液化的影響?！窘狻堪垂?2-9、2-10、2-11)計(jì)算由表2-8查得液化土特征深度d0 = 8m,則1.5 d0+2 d b-4.5=1.5 8+2 X2.5-4.5=12.5m > du+dw=5.5+6=11.5m另 d0+ d b-3=8+2.5-3=7.5m> dw =6.0md0+ d b-2=8+2.5-2=8.5m> du =5.5m計(jì)算表明，沒有一項(xiàng)符合公式要求，故需進(jìn)一步判別是否考慮砂土液化的影響。按圖2-4確定在圖 2-4a橫坐標(biāo)軸上找到 du - (d b-2) =5

30、.5- (2.5-2) =5m,在縱坐標(biāo)軸上找到 dw- (d b-2) =6- (2.5-2) =5.5m,并分別做他們的垂線得交點(diǎn)。該 交點(diǎn)正好位于8度的斜線上。表明將要進(jìn)一步進(jìn)一步判別是否考慮砂土液化的影響。(2)再判一一標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別當(dāng)飽和砂土、粉土的初步判別認(rèn)為需進(jìn)一步進(jìn)行液化判別時(shí)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別地面下20m范圍內(nèi)土的液化；但前面提出的可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算的各類 建筑，可只判別地面下 15m范圍內(nèi)土的液化。當(dāng)飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫 入錘擊數(shù)(未經(jīng)桿長修正)小于或等于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊 數(shù)臨界值時(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 判別方法。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

31、設(shè)備，主要標(biāo)準(zhǔn)貫入器、觸探桿、穿心錘三 部分組成(圖2-6)。觸探桿一般用直徑42mm的鉆桿，穿心錘重 63.5kg。標(biāo)貫試驗(yàn)過程及實(shí)測錘擊數(shù)為第一步：用鉆具鉆至試驗(yàn)土層標(biāo)高以上15cm處。第二步：將標(biāo)貫器打至標(biāo)高位置。第三步：以76cm的落距，用穿心錘打入土層30cm,記錄錘擊數(shù)為N63 5。63.5對淺基礎(chǔ)，一般要對地面下15m深度范圍內(nèi)的土層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。當(dāng)采用樁基或埋深1-穿心錘,觸擦桿寫人鞭頭itllIIII. 一g出水孔時(shí)人卷身同人壽鞋-g圖2-6標(biāo)準(zhǔn)貫入器2-錘墊，3-觸探桿，4-貫入器頭大于5m深基礎(chǔ)時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步判別1520m范5-出水孔，6-貫入器身，7-貫入器靴圍內(nèi)土

32、的液化。當(dāng) N63.5 (未經(jīng)桿長修正)< Ncr時(shí)，應(yīng)判為液化土。 Ncr按下面方法確定。35在地面下20m深度范圍內(nèi)，液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值可按下式計(jì)算：Ncr =NoBln（0.6ds 十 1.5） 0.1dw J不式中：Ncr 一液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；No 液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值；按表 2-9采用；ds 一飽和土貫入點(diǎn)深度（m）;dw 室外地面到地下水位的距離（m）;fc 黏粒含量百分率，小于 3或?yàn)樯巴習(xí)r，應(yīng)采用 3。3 一 調(diào)整系數(shù)，設(shè)計(jì)地震第一組取0.80,第二組取0.95,第三組取1.05。標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值No表2-9設(shè)計(jì)基本地震加速度（g)0.1

33、00.150.200.300.40No7101216192.3.4液化地基的評價(jià)因?yàn)榈鼗烈夯潭炔煌?，對建筑的危害也不相同。只有對液化危害性作出定量的評 價(jià)，才能采取相應(yīng)的抗液化措施。因此，對液化地基危害性的分析和評價(jià)時(shí)建筑抗震設(shè)計(jì) 中的一個(gè)十分重要的問題。（1）液化指數(shù)為了鑒別場地土液化危害的嚴(yán)重程度，抗震規(guī)范出了液化指數(shù)的概念。在同一地震烈度下，液化層的厚度愈厚埋藏愈淺，地下水位愈高，實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊 數(shù)愈臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)相差愈多，液化就愈嚴(yán)重，帶來的危害性就愈大。液化指數(shù)是比 較全面反映了上述各因素的影響。液化指數(shù)按下式確定：Ni 1、IlE =£ 1 ! di Wi（2-

34、13）iml Ncri ）式中：I le 液化指數(shù)；n 一在判別深度范圍內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)的總數(shù)；Ni、N cri -分別為i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測值和臨界值，當(dāng)實(shí)測值大于臨界值時(shí)應(yīng)取臨界值；當(dāng)只需要判別15m范圍以內(nèi)的液化時(shí)，15m以下的實(shí)測值可按臨界值采用。d i i點(diǎn)所代表的土層厚度（m）,可采用與該標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)相鄰的上、下兩 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于 液化深度；W i i層土單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值（單位為m-1）。當(dāng)該層中點(diǎn)的深度不大于5m時(shí)應(yīng)采用10,等于20m時(shí)應(yīng)采用零值，520m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi) 插法取值。36式（2-13）中

35、的d p w i等可參照圖2-7所示方法確定。圖2-7 確定d i、dsi、w i的示意圖現(xiàn)在進(jìn)一步分析式（2-13）的物理意義。其中：.MNcri -Ni（2-14）1NcriNcri上式分子表示i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值與實(shí)測值之差。分母為錘擊數(shù)臨界值。顯然,分子差值愈大，即式（2-13）括號內(nèi)的數(shù)值愈大，表示該點(diǎn)液化程度愈嚴(yán)重。顯然，液化層的厚度愈厚，埋藏愈淺，它對建筑的危害性就愈大。式 （2-13）中的d i和w i就是反映這兩個(gè)因素的。我們可以將d iw i的的乘積看作是對（1 _叢）值的加權(quán)面積NcriAi,也就是說，表示土層液化嚴(yán)重程度的值（1 -d）隨深度對建筑的影響是按圖2-7

36、的圖Ncri形來加權(quán)計(jì)算的。（2）地基液化的等級液化指數(shù)地量地反映了土層液化的可能性大小和液化危害的輕重程度。在存在液化土層的地基，根據(jù)其液化指數(shù)按表2-10劃分液化等級。液化等級與液化指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系表 2-10液化等級輕微中等嚴(yán)重液化指數(shù)0 <I IE <66 <I IE <18I ie >1837表2-10將液化等級分為輕微、中等和嚴(yán)重三種情況。當(dāng)液化等級為輕微時(shí)，地面一 般無噴砂冒水現(xiàn)象，僅在洼地、河邊有零星的噴砂冒水點(diǎn)。場地上的建筑物一般沒有明顯 的沉降或不均勻沉降，液化危害很小。當(dāng)液化等級為中等時(shí)，液化危害增大，噴砂冒水頻頻出現(xiàn)，常常導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生明顯

37、的不均勻沉降或裂縫，尤其是那些直接用液化土做地基持力層的建筑和農(nóng)村簡易房屋，受 到的影響普遍較重。當(dāng)液化等級為嚴(yán)重時(shí)，液化危害普遍較重，場地噴砂冒水嚴(yán)重，涌砂量大，地基變形 明顯，覆蓋面大，建筑物的不均勻沉降很大，有的建筑物還會產(chǎn)生傾倒。在唐山地震和美 國、日本的大地震中都發(fā)生過這樣的地震災(zāi)害?！纠}2-5】求圖2-8柱狀圖所示地基的液化指數(shù)和液化等級?；A(chǔ)埋深為2m,地下水位深度dw =lm,該場地為8度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組。其他條件見表 2-11。圖2-8 例題2-5附圖【解】1 .求錘擊數(shù)臨界值N cr由表2-9查得N0=10,將它與dw =1m及各標(biāo)

38、準(zhǔn)貫入點(diǎn)ds值一并代入式(2-13),即可 求N cri值。例如，第1標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)(ds=1.4m)Ncr1 =N° ”n(0.6ds 1.5) 0.1dw 1 3? =10 0.80ln(0.6 1.4 1.5) -0.1 1 33 =6其余各點(diǎn)N cri值見表2-11.2 .求各標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)所代表的土層厚度dj及其中點(diǎn)的深度zid1=2.1-1.0=1.1m ,d3=5.5-4.5=1.0m ,d5=8.0-6.5=1.5m ,z1=1.0+1.1/2=1.55m , z3=4.5+1.0/2=5.0m , z5=6.5+1.5/2=7.25m ,383,求q層中點(diǎn)所對應(yīng)白權(quán)函數(shù)值w

39、iz1和z3均不超過5m,故它們所對應(yīng)的權(quán)函數(shù) wi=w3=10m-1,而z5=7.25m,且基礎(chǔ)埋深為2m<5m ,因此，液化判別深度取15m。故它所對應(yīng)的權(quán)函數(shù)值為：-1w5=10/10 (15-7.25) =7.75 m4,求液化指數(shù)I LENi28-"di wi=(1 )父1.1 M10 +(1 ) M1 父10Ncrij9.41312(1 -) 1.5 7.75 =14.84155,液化等級判斷根據(jù)液化指數(shù)I le=14,84在515之間，故該地基的液化等級屬于中等液化。例題2-5附表表2-11柱狀圖標(biāo)準(zhǔn)貫 入點(diǎn)的 編號i錘擊數(shù) 實(shí)測值N i貫入試 驗(yàn)深度 dsi(m

40、)錘擊數(shù) 臨界值N cri1 一叢Ncri標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)代表的土層 厚度d"m)d.的 i中點(diǎn) 深度 Zi (m)與z相 對應(yīng)的 權(quán)函數(shù)wi(1-MdNi)液化指數(shù)I LEN'y criiwi砂 'L ' r .B J121.4060.7871.101.55108.66緩a B q , * , -231584.005.001213一0.385一1.00一5.00一10一3.814.84諭胡心:'16 01> 1 _ .,4166.0014一一一一一(r 11* - -n®5127.00150.2001.507.257.752.33|_T、一

41、2.3.5地基抗液化措施地基抗液化措施應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級，結(jié)合具體情況綜合確定。當(dāng)液化土層較平坦且均勻時(shí)，可按表2-12選用抗液化措施；尚可考慮上部結(jié)構(gòu)重力荷載對液化危害的影響，根據(jù)液化震陷量的估計(jì)適當(dāng)調(diào)整抗液化措施。不宜將未經(jīng)處理的液 化土層作為天然地基持力層。39抗液化措施表2-12建筑抗震設(shè)防類別地基的液化等級輕微中等嚴(yán)重乙類建筑部分消除液化沉陷，或 對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷，或 部分消除液化沉陷且對 基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷丙類建筑基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，亦可不采取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理， 或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或 部分消除液化沉陷且

42、對 基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理丁類建筑可不米取措施可不米取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理， 或其他經(jīng)濟(jì)的措施將表2-12中的抗液化措施具體要求說明如下：(1)全部消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求：采用樁基時(shí)，樁端深入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度(不包括樁尖部分) ，應(yīng)按計(jì)算確定，對碎石土、礫、粗、中砂，堅(jiān)硬黏性土和密實(shí)粉土尚不應(yīng)小于0.8m,對其他非巖石土尚不宜小于 1.5m。采用深基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋入液化深度以下的穩(wěn)定土層中，其深度不應(yīng)小于0.5m。采用加密法(如振沖、振動(dòng)加密、擠密碎石樁、強(qiáng)夯等)加固時(shí)，應(yīng)處理至液化 深度下界；振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于液化標(biāo)準(zhǔn)貫入錘

43、擊數(shù)的臨界值。用非液化土替換全部液化土，或增加上覆非液化土層的厚度。 采用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)地面下處理深度的1/2且不小于基礎(chǔ)寬度的 1/5。(2)部分消除地基液化沉陷措施，應(yīng)符合下列要求：處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減小，其值不宜大于5;大面積筏基、箱基的中心區(qū)域，處理后的液化指數(shù)可比上述規(guī)定降低1;對獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面下液化土特征深度和基礎(chǔ)寬度的較大值。注：中心區(qū)域指位于基礎(chǔ)外邊界以內(nèi)沿長寬方向距外邊界大于相應(yīng)方向1/4長度的區(qū)域。采用振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于液化標(biāo)準(zhǔn)貫入 錘擊數(shù)的臨界值。 采用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2且不小于基礎(chǔ)寬度的 1/5。采取減小液化震陷的其他方法，如增厚上覆非液化土層的厚度和改善周邊的排水 條件等。(3)減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，可綜合采用下列各項(xiàng)措施： 選擇合理的基礎(chǔ)埋置深度。調(diào)整基礎(chǔ)底面積，以減小基礎(chǔ)的偏心。加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性，如采用箱基、筏基或鋼筋混凝土交叉條形基礎(chǔ)，加設(shè)40基礎(chǔ)圈梁等。 減輕荷載，增強(qiáng)上部