液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)課件

第4

講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)2地基基礎(chǔ)抗震

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天然地基的震害特點(diǎn)

高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質(zhì)土在地震

中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結(jié)構(gòu)的傾斜或破壞；

雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質(zhì)松軟

且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂；

溝、坑、古河道、坡地辦挖半填等非勻質(zhì)地基在地震

中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結(jié)構(gòu)破壞。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)2地基基礎(chǔ)抗震>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)3地基基礎(chǔ)抗震

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一般要求

同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土層上;

同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基而另外部分采用樁基；

地基有軟弱粘性土、可液化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻土層時(shí)，宜

加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性；

根據(jù)具體情況，選擇對(duì)抗震有利的基礎(chǔ)類型，在抗震驗(yàn)算時(shí)應(yīng)盡量

考慮結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的相互作用影響，使之能反映地基基礎(chǔ)在不

同階段上的工作狀態(tài)。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)3地基基礎(chǔ)抗震>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)4地基基礎(chǔ)抗震

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抗震驗(yàn)算范圍

砌體房屋；下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算：

地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：

(1)一般的單層廠房和單層空曠房屋；

(2)不超過(guò)8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋；

(3)基礎(chǔ)荷載與(2)項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。

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。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)4地基基礎(chǔ)抗震>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)5地基基礎(chǔ)抗震

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天然地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算采用“擬靜力法”進(jìn)行驗(yàn)算。規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下式要求：式中p----基礎(chǔ)底面平均壓力（kPa)pmax—基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力(kPa)faE---地基土抗震允許承載力

高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；其它建筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過(guò)基礎(chǔ)底面面積的15%。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)5地基基礎(chǔ)抗震>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)6地基基礎(chǔ)抗震

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地基土抗震承載力地基抗震承載力在靜力設(shè)計(jì)承載力基礎(chǔ)上調(diào)整。調(diào)整的出發(fā)點(diǎn)：

地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時(shí)降低；

多數(shù)土在有限次的動(dòng)載下，強(qiáng)度較靜載下稍高。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)6地基基礎(chǔ)抗震>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)7地基基礎(chǔ)抗震

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地基土抗震承載力式中faE---調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計(jì)值

---地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)fa---深寬修正后的地基承載力特征值，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007采用1.0淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土稍密的細(xì)、粉砂，的粘性土和粉土，可塑黃土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實(shí)和中密的細(xì)、粉砂，的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土1.5巖石，稍密的碎石土，密實(shí)的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土

巖土名稱和性狀地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)1.12023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)7地基基礎(chǔ)抗震>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)8場(chǎng)地土液化

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液化現(xiàn)象

處于地下水位以下的飽和砂土和粉土的土顆粒結(jié)構(gòu)受到地震作用時(shí)將趨于密實(shí)，使空隙水壓力急劇上升，而在地震作用的短暫時(shí)間內(nèi)，這種急劇上升的空隙水壓力來(lái)不及消散，使原有土顆粒通過(guò)接觸點(diǎn)傳遞的壓力減小，當(dāng)有效壓力完全消失時(shí)，土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時(shí)，土體完全失去抗剪強(qiáng)度而顯示出近于液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。液化的宏觀標(biāo)志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)8場(chǎng)地土液化>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)9場(chǎng)地土液化

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液化現(xiàn)象

唐山地震時(shí)，嚴(yán)重液化地區(qū)噴水高度可達(dá)8米，廠房沉降可達(dá)1米。天津地震時(shí)，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個(gè)噴水冒砂口成群出現(xiàn)，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可達(dá)5立方米。有時(shí)地面運(yùn)動(dòng)停止后，噴水現(xiàn)象可持續(xù)30分鐘。

液化的震害：噴水冒砂淹沒(méi)農(nóng)田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)9場(chǎng)地土液化>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)10場(chǎng)地土液化

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液化危害液化使建筑物產(chǎn)生下列震害：

地面開(kāi)裂下沉使建筑物產(chǎn)生過(guò)渡下沉或整體傾斜；

不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié)

點(diǎn)破壞，使墻體開(kāi)裂和建筑物體形變化處開(kāi)裂；

室內(nèi)地坪上鼓、開(kāi)裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。影響場(chǎng)地土液化的主要因素：

土層的地質(zhì)年代；

土層的土粒的組成和密實(shí)程度；

砂土層埋置深度和地下水位深度；

地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)10場(chǎng)地土液化>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)11場(chǎng)地土液化

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液化判別液化判別和處理的一般原則：

對(duì)存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應(yīng)進(jìn)行

液化判別。對(duì)6度區(qū)一般情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對(duì)液化

敏感的乙類建筑可按7度的要求進(jìn)行判別和處理。

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(jí)結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)11場(chǎng)地土液化>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)12場(chǎng)地土液化

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判別方法

對(duì)一般工程項(xiàng)目砂土或粉土液化判別及危害程度估計(jì)可按以下步驟進(jìn)行：

初判

以地質(zhì)年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。

（1）地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世（Q3）及以前時(shí)，7、8度可判為不液化；

（2）當(dāng)粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率在7、8和9度時(shí)分別大于10、13和16可判為不液化；2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)12場(chǎng)地土液化>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)13場(chǎng)地土液化

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判別方法

（3）采用天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一時(shí)，可不考慮液化影響。---上覆非液化土層厚度（m)，計(jì)算時(shí)宜將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除；---基礎(chǔ)埋置深度(m),不超過(guò)2m時(shí)采用2m；---地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用；---液化土特征深度（m)，按右表采用。9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)13場(chǎng)地土液化>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)14---上覆非液化土層厚度（m)；---基礎(chǔ)埋置深度(m)；---地下水位深度（m)；---液化土特征深度(m).上面判別式（db=2)亦可用下圖表示：db>2時(shí)，在du

、dw中減去（db-2)后再查圖確定。砂土1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)du(m)7度8度9度1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)粉土du(m)7度9度8度2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)14---上覆非液2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)15查液化土特征深度表例1圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖。上覆非液化土層厚度du=5.5m，其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2m,該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別結(jié)論：需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)15查液化土特征深2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)16例1圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖。上覆非液化土層厚度du=5.5m，其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2m,該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m解：按土層液化判別圖確定結(jié)論：需要考慮液化影響。1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)砂土7度8度9度du=5.5mdw=6m2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)16例1圖示為某2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)17查液化土特征深度表解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別結(jié)論：不滿足判別式，需要進(jìn)一步判別是否考慮液化影響。例2圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為沙土，地下水位深度為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2.5m,

該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)17查液化土特征深2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)18例2圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為沙土，地下水位深度為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2.5m,

該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m解：按土層液化判別圖確定結(jié)論：需要進(jìn)一步判別是否考慮液化影響。1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)砂土7度8度9度2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)18例2圖示為某2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)19場(chǎng)地土液化

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判別方法

細(xì)判采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別

鉆孔至試驗(yàn)土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘，落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作N63.5，稱為標(biāo)貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值Ncr比較來(lái)確定是否會(huì)液化。1---穿心錘；2---錘墊；3---觸探桿；4---貫入器頭5---出水孔；6---貫入器身；7---貫入器靴2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)19場(chǎng)地土液化>2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)20規(guī)范規(guī)定當(dāng)飽和可液化土的標(biāo)貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時(shí)，判為液化，否則判為不液化。---地下水位深度（m)---飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（m)---液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按下表采用。---粘粒含量百分率，當(dāng)小于3或是砂土?xí)r，均應(yīng)取3。括號(hào)內(nèi)數(shù)值用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15和0.3g的地區(qū)12(15)---8（10)第二、三組1610(13)6（8）

第一組987設(shè)計(jì)地震分組烈度2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)20規(guī)范規(guī)定當(dāng)飽和2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)21液化場(chǎng)地危害程度采用土層柱狀液化等級(jí)判定。---判別深度內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)；---分別為i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大于臨界值時(shí)取臨界值的取值；---第i點(diǎn)所代表的土層厚度（m)；---第i層考慮單位土層厚度的層位影響權(quán)系數(shù)。若判別深度為15m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)采用10，等于15m時(shí)應(yīng)取零值,5—15m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值;若判別深度為20m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)采用10，等于20m時(shí)應(yīng)取零值，5—20m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值。液化指數(shù)2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)21液化場(chǎng)地危害程2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)22液化場(chǎng)地危害程度由液化指數(shù)，按下表確定液化等級(jí)判別深度20m時(shí)的液化指標(biāo)判別深度15m時(shí)的液化指標(biāo)

嚴(yán)重

中等

輕微

液化等級(jí)液化等級(jí)與相應(yīng)的震害液化等級(jí)

地面噴水冒砂情況

對(duì)建筑物的危害情況輕微地面無(wú)噴水冒砂，或僅在洼地、訶邊有零星的噴水冒砂點(diǎn)危害性小，一般不致引起明顯的震害中等噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴(yán)重均有，多數(shù)屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開(kāi)裂，有時(shí)不均勻沉陷可達(dá)200mm嚴(yán)重一般噴水冒砂都很嚴(yán)重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于200mm，高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)22液化場(chǎng)地危害程2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)23抗液化措施當(dāng)液化土層較平坦、均勻時(shí)，可按下表選用抗液化措施地基和上部結(jié)構(gòu)處理，或其它經(jīng)濟(jì)的措施可不采取措施可不采取措施丁類全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對(duì)地基和上部結(jié)構(gòu)處理基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，亦可不采取措施丙類全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對(duì)地基和上部結(jié)構(gòu)處理部分消除液化沉陷，或?qū)Φ鼗蜕喜拷Y(jié)構(gòu)處理乙類嚴(yán)重中等輕微地基的液化等級(jí)建筑類別2023/8/2第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)23抗液化措施當(dāng)液2023/8/23第4講液化與基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)24采用樁基時(shí)，樁端深入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長(zhǎng)度（不包括樁尖部分），應(yīng)按計(jì)算確定，且對(duì)碎石土，礫、粗、中砂，堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土尚不應(yīng)小于0.5m，對(duì)其他非巖石尚不應(yīng)小于1.5m；采用深基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)底面埋入深度以下穩(wěn)定土層中的深度，不應(yīng)小于0.5m；采用加密法（如振沖、振動(dòng)加密、砂樁擠密、強(qiáng)夯等）加固時(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界，且處理后土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值不宜大于相應(yīng)的臨界值m；挖除全部液化土層；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(guò)基礎(chǔ)底面下處理深度的1