边 静，汪 茜，陶 勇，孙亚红，郑百功

1.吉林省地质环境监测总站，吉林 长春 130021；2.中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033

饱和砂土液化研究现状及展望

边 静1，汪 茜1，陶 勇1，孙亚红1，郑百功2

1.吉林省地质环境监测总站，吉林 长春 130021；2.中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033

通过多年的研究，人们对饱和砂土液化有了很深的认识。在Seed简化法，剪切波速法和标准贯入试验等判别的方法的研究方面也取得了很多的成果。本文主要介绍了我国广泛应用的标准贯入试验的方法，以及应用数值方法如何更好的判断场地的抗液化性。提出应用室内的微型贯入试验来判断饱和砂土液化的展望。

饱和砂土液化；标准贯入试验；数值方法；微型贯入试验

饱水砂土液化后的变形特性是地震液化大位移研究的基础，在以往的多次强烈地震中，由于砂土液化造成的各种灾害已成为一种不可忽视的地震破坏现象。为了防止液化问题的产生，人们做了大量研究。室内试验仪器主要为单剪仪、动三轴剪切仪和振动台模型试验和离心机模型试验等；现场试验以标准贯入试验为主，另外还有静力触探和剪切波速的量测等。

1 饱和砂土液化判别的研究现状

对于饱和砂土液化的判别有诸多方法，如在国内外得到广泛应用得Seed简化法[1]。Youd等人通过总结1985至1996年工程中Seed简化法在饱和砂土液化判别中得应用，对简化法进行了修正和补充[2]。

在我国广泛应用的方法是标准贯入试验法。此法简便快捷，易于操作，在生产中得到了广泛的应用。因此在抗震设计规范中提出了临界标准贯入击数 鉴别土层是否能发生液化的经验公式。现行建筑抗震设计规范（GB50011-2001）所建议的临界标贯击数计算公式如下：

式中： Ncr——临界标准贯入击数；

N0——标准贯入击数基准值；

ds——饱和砂土标准贯入点深度，m；

dw——地下水位埋深，m；

pc——粘粒含量百分数（小于3或砂土时取3）。

当实际贯入击数（N）大于 ,则不会液化，反之则能产生震动液化。

由于标准贯入法无法对砾砂和砾石层进行有效的评判，且测量精度要低于原位土体波速测试，所以近些年来许多学者致力于现场土体剪切波速与液化势相关性的探索，发展以剪切波速或瑞利波速为指标的判别方法，取得了相当的成果[3]。

3 数值方法在饱和砂土液化中的应用

传统的标贯判别方法只能是通过孔中的标贯击数来判断一个小区域的砂土液化的可能，但对于孔间的情况只能通过实验孔处的液化深度作粗略的估计，存在很大的不确定性。周小文[4]等人应用Kriging(克立格)法对南水北调穿黄工程北岸漫滩明渠地基的砂土液化范围的判别做了研究。Kriging插值法是一种考虑随机场相关结构的插值方法，其用于岩土工程地质特征的统计推断有助于揭示勘探孔以外的地层信息，对于大区域场地砂土液化范围的判别是一个较好的手段。

但是通过佘跃心[5]等人的研究发现，也许是数据的趋势分量不能从数据结构中完整的分离的原因，对于场地的某些液化势的某些局部特征，Kriging方法不能较好的反映。由于神经网络方法在非线形映射能力方面的较好表现，佘跃心等人采用神经网络法和神经网络结合Kriging技术对残余分量进行分析。通过数据的统计分析，结果表明神经网络法和结合法能够更好的预测场地的砂土液化的等值线。特别是某些低液化势区域中的高液化势及液化势极植区也得到充分反映。

近年来数值方法大量应用在砂土液化的研究过程中，除上述方法外，还有灰色理论法[6]，突变论法[7]等，在该领域也取得了大量的研究成果。

4 关于标准贯入试验的进一步探讨

由于现在我国工程中广泛应用的砂土液化的判别方法是通过标准贯入实验，应用标贯击数，通过经验公式来判断的，但经验公式的精确性有待进一步的验证。通过液化概率分析，规范法的可靠性不高。基于上述原因，可通过室内的微型贯入实验来验证标贯法的准确性，并可以对其修正：①找到原状砂的标贯和微型贯入值之间的关系，并建立关系式；②找到液化前后微型贯入值之间的关系，建立利用微型贯入值判定砂土液化的公式；③找到动三轴剪切试验结果和微型贯入值之间的关系，并建立关系式；④找到液化后微型贯入值所对应现场标贯值。判断经验公式的准确性，并对经验公式提出可能的修正。

微型贯入试验简单易行，方便快捷，在一定程度上克服了取样的扰动对试验数据的影响，只要规范取样，土样的扰动可以不予以考虑。若可以建立很好的数学关系式，在工程现场就可以同标贯试验一样直接判定砂土的抗液化性。但该试验得出得数据有限，因此有待在生产实践中的进一步的验证。

5 结论

应用Seed简化法，剪切波速法和标准贯入试验的方法都可以判断饱和砂土的液化情况，而且这几种方法研究都很深入，均有很好的适用性。数值方法的应用也为饱和砂土液化的判别提供更详细的数据基础。本文认为室内的微型液化试验也是一种很好的判别饱和砂土液化的方法，且有待近一步的研究。

[1] Seed H B.Soil liquefaction and cyclic mobility evaluation foe level ground during earthquakes[J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division , ASCE , 1979,105(2)

[2]Youd T L ,Idriss I M,Andrus R D,et al. Liquefaction resistance of soils: summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on evaluation of liquefaction resistance of soils [J] . Journal of the Geotechnical Engineering Division ,ASCE , 2001 ,127(10)

[3] 石兆吉,郁寿松,丰万玲. 土壤液化势的剪切波速判别法[J].岩土工程学报,1993,15(1).

[4] 周小文,付 晖. Kriging法在大区域场地砂土液化范围判别中的应用研究[J]. 长江科学院院报,2005,22(4).

[5] 佘跃心. 饱和砂土场地液化势预测的几种方法[J]. 水运工程,2004,(12).

[6] 严定中,余建星,王永功,王亮. 基于砂土液化分析的穿越管道抗震可靠性[J]. 自然灾害学报,2004,13(5).

[7] 尚新生,邵生俊,谢定义. 突变理论在砂土液化分析中的应用[J]. 岩石力学与工程学报,2004,23(1).

Current situation and prospects of saturated sand liquefaction

BIAN Jing1, WANG Qian1, TAO Yong1, SUN Ya-hong1,ZHENG Bai-gong2
1. Geological Environmental Monitoring Central Station of Jilin Province, Changchun 130021, Jilin, China; 2.Jilin Team of Geological Survey of China Building Materials Industry, Changchun 130033, Jilin, China

The study of saturation sand liquefaction has been lasted many years, and we have deep understanding of it. We also got a lot of achievement on some methods, such as the Seed simplif ed method, shear wave velocity method and standard penetration test (SPT). In this paper, mainly introduce SPT widely utilized in our country, and how to use numerical method to determine the anti-liquefaction of site. Put forward the prospect that utilize minisize penetration test to judge the liquefaction of saturated sand.

saturation sand liquefaction; SPT; numerical method; minisize penetration test

TU441

：A

1001—2427（2013）04 - 132 -2

2013-04-28;

2013-11-07

边 静（1983—），女，吉林长春人，吉林省地质环境监测总站助理工程师.