美國(guó)NCEER 工作組推薦的使用靜力觸探進(jìn)行液化判別的方法

美國(guó)NCEER工作組推薦的液化判別方法:美國(guó)NCEER工作組推薦的方法是在簡(jiǎn)化Seed法的基礎(chǔ)改進(jìn)而成的，敘述如下：（1） 概述簡(jiǎn)化Seed法的分析分為以下幾個(gè)步驟。（a） 針對(duì)適合的土類(lèi)。一般而言，土體在具備以下特征時(shí)容易液化：級(jí)配均勻、土顆粒沒(méi)有棱角、處于松散狀態(tài)、新近沉積、土顆粒間膠結(jié)程度低、沒(méi)有經(jīng)過(guò)預(yù)壓或地震振動(dòng)。（b） 判明地下水位。土體必須位于地下水位以下。（c） 計(jì)算地震產(chǎn)生的循環(huán)應(yīng)力比（CSR）。在分析液化時(shí)，首先需要確定的就是循環(huán)應(yīng)力比，其中一個(gè)主要的計(jì)算參數(shù)是地面峰值加速度。皿'，大量研究實(shí)例表明，當(dāng)a小于0.10g或地方震級(jí)（localmagnitude）M小于5級(jí)時(shí)，場(chǎng)地不需要進(jìn)行液化分析。（d） 通過(guò)靜力觸探試驗(yàn)孔計(jì)算循環(huán)抗力比（CRR）。若CRR小于CSR，則會(huì)發(fā)生液化，反之則不會(huì)。（e） 確定安全系數(shù)（FOS）。即CRR/CSR。（2） 確定地震產(chǎn)生的循環(huán)應(yīng)力比CSR首先假定一個(gè)水平地面下存在一個(gè)具有單位寬度和長(zhǎng)度的土柱，當(dāng)?shù)孛嬖诘卣鸷奢d作用下產(chǎn)生最大加速度為amax的水平運(yùn)動(dòng)，如圖1所示，土柱的重量為Y廣，其中y為土體容重，z為距地表深度。作用在土柱上的水平地震荷載f為:tF=ma=aF=ma=—max（1）Vg7（1）式中，F(xiàn)—作用在單位寬度和長(zhǎng)度的土柱上的水平地震荷載，kN；m—土柱的總質(zhì)量，其值為—，kg；gW一土柱的總重量，對(duì)于單位寬度和長(zhǎng)度的土柱，其值為Y；Yt—土體的總?cè)葜?，kN/m3；

乙一土柱距地表的深度;a一土柱運(yùn)動(dòng)的加速度;"max一地面水平最大加速度;°v0一土柱底部的總上覆應(yīng)力，kPa。圖1假想土柱在地震荷載作用下的剛體運(yùn)動(dòng)F=YtZ(amax/g)=圖1假想土柱在地震荷載作用下的剛體運(yùn)動(dòng)如圖1所示，在水平方向上進(jìn)行力的合成后，作用在剛體土柱上的荷載F等于其底部的最大剪力，考慮土柱具有單位長(zhǎng)度和寬度，因此F即為最大剪應(yīng)力Tmax:a—max(2)上式兩邊同除以上覆有效應(yīng)力°V0，（°Vk°0則有:(2)上式兩邊同除以上覆有效應(yīng)力°V0，（°Vk°0則有:、T—maxQ' _ , 、v0*v0八/ （3）由于在地震荷載作用下，土柱事實(shí)上并非保持剛體，其本身是可變形的，因a—max7kg7a—a—maxg7（4）此在上式的右側(cè)需乘以一個(gè)與深度相關(guān)的應(yīng)力折減系數(shù)，即:Tmax=r°'d［隨深度的增加呈非線性減小的規(guī)律，美國(guó)國(guó)家地震委員會(huì)（NCEER）建議，從工程實(shí)用的角度出發(fā)，rd可按下式確定:

1.0-0.00765z z<9.1m1.174-01.0-0.00765z z<9.1m1.174-0.0267z 9「im<z<m應(yīng)力比為:TCSR=a=0.65rb' d確定循環(huán)抗力比(CRR)a—maxg7(6)a—maxg7(6)，avox100%由于土層上覆應(yīng)力對(duì)CPT錐尖阻力有較大影響，即相同性質(zhì)的土層在不同的深度，其CPT探頭阻力是不同的，因此需對(duì)CPT錐尖阻力進(jìn)行歸一化。在考慮初始有效應(yīng)力b^和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力Pa（=100kPa）的前提下，對(duì)靜探指標(biāo)的貫入阻力（錐尖阻力qc與側(cè)壁摩阻力，avox100%Q=[（q-b）/P〕h/b，）JF=[fl（qe-booy_q=C（q/P）c1N QeaC=（P/b）nQ avo式中：qc——實(shí)測(cè)的錐尖阻力，kPa；fs——實(shí)測(cè)的側(cè)壁摩阻力（7）（8）（9）（7）（8）（9）（10）Pa 1個(gè)大氣壓力，取100kPa；n 隨土的類(lèi)型變化的指數(shù)。對(duì)粘性土，n=1；對(duì)純凈砂，n=0.5；對(duì)粉土和砂質(zhì)粉土，n在0.5?1取值;q——?dú)w一化的無(wú)量綱的錐尖阻力。首先，取n=1計(jì)算Q值和F值。根據(jù)計(jì)算出的Q和F值，就可以按下式(11)計(jì)算土的特性指數(shù)匕，即(11)I=h.47-logQ)+(1.22+logF(11)當(dāng)Ic>2.6時(shí)可以認(rèn)為土層不會(huì)發(fā)生液化；當(dāng)I產(chǎn)2.6時(shí)，取n=0.5重新計(jì)算Q值和。值。根據(jù)n=0.5計(jì)算出的Q和F值，重新按式(11)計(jì)算土的特性指數(shù)Ic。當(dāng)Ic^2.6時(shí)可以認(rèn)為土層是非塑性的、顆粒狀的，Ic值可以用于液化判定；當(dāng)Ic>2.6時(shí)，取n=0.7重新計(jì)算qc1RIc值，以用于液化的判定。計(jì)算出歸一化錐尖阻力值q“后，得出等價(jià)的純凈砂歸一化貫入阻力(q.":TOC\o"1-5"\h\z(q)=Kq (12)c1Ncs Cc1N式中：Kc為土性修正系數(shù)。當(dāng)Ic^1.64時(shí)，則取Kc=1.0；當(dāng)Ic>1.64時(shí)，則有：K=—0.40314+5.581I3-21.63012+33.7501-17.880 (13)當(dāng)IcN2.6，可停止計(jì)算。對(duì)地震震級(jí)MS=7.5的純凈砂土的抗液化應(yīng)力比為:CRR=0.833品)/1000〕+0.05，(q)<50 (14)7.5 c1NCS c1NCSCRR=931(q)/1000】+0.08,50W(q)<160 (15)式中：(q)是修正到100kPa的錐尖阻力值。對(duì)于其余震級(jí)下的CRR，可以乘以震級(jí)比例系數(shù)(MSF)來(lái)獲得，即：(16)CRR=CRR75-MSF(16)根據(jù)2001年美國(guó)國(guó)家地震委員會(huì)的研究報(bào)告，MSF可按圖2中所示的陰影部分確定。

EarthquakeMagnitude,M美國(guó)國(guó)家地震委員(NCEER)推薦的取值范圍u-ssuroorttuX.EEarthquakeMagnitude,M美國(guó)國(guó)家地震委員(NCEER)推薦的取值范圍u-ssuroorttuX.EWOSopnlcXDs—IdrissxAmbraseys(1985)0Arango(1996)?Arango(1996)—AndrusandStokoeYoudandNo