赵 秋 董承山

1 坝基覆盖层组成

坝基位于第四系全新统的深厚覆盖层上，按其组成，自上而下可分为4层，即：

第①层主要以含漂石、卵砾石黏质粉土，灰褐色，干，松散-稍密状，砾石含量10%～15%，粒径0.5～7 cm；卵石含量10%～20%，直径8～20 cm；漂石直径30～50 cm，局部可见大孤石，直径可达3～4 m，本层分布于右岸Ⅰ级阶地；孔内揭露厚度0.4～3.4 m，层底高程2 189.52～2 198.43 m。

第②层主要以漂、卵、砾石为主，局部夹含砾黏质粉土，其中漂石、卵石占50%～60%，砾石占20%～30%，中密-密实状，局部含少量中粗砂。推测漂石最大直径超过4 m，局部夹薄砂层。本层孔内揭露厚度13.1～35.0 m，层底高程2 160.95～2 179.12 m；

第③层主要为粉细砂、中粗砂及中细砂，局部夹砾石、黏质粉土及粉质黏土，灰黑色或灰黄色，中密-密实状，局部黏粒含量稍高，有臭味。个别钻孔未揭穿本层，按揭穿本层钻孔统计，该层厚度7.4～36.6 m，层底高程2 137.58～2 171.43 m；

第④层主要以漂、卵、砾石为主，漂卵砾石多呈次棱角状，漂、卵砾石含量超过80%，含有含砾粉质黏土或含砾黏质粉土，密实状。个别位置有架空现象，该层厚度24.5～62.5 m，层底高程2 083.22～2 125.52 m。

2 坝基地震液化判别

鉴于第②层漂卵砾石为主地层中的砂性土及少黏性土透镜体，以及第③层中砂层为主的坝基土存在液化的可能性，因此，对其进行分别判别。

2.1 根据GB 50287—2006《水力发电工程地质勘察规范》判别

2.1.1 初判

按照规范中附录M的规定，对地基土的液化可能性进行初判。

2.1.1.1 粒径判别

土的粒径大于5 mm颗粒含量的质量百分率大于或等于70%时，可判为不液化。第②层巨粒土中粒径大于5 mm的颗粒含量大于70%，由此排除其液化的可能性。

2.1.1.2 黏粒含量

对粒径小于5 mm颗粒含量质量百分率大于30%的土，其中粒径小于0.005 mm的颗粒含量质量百分率相应于地震设防烈度Ⅶ度、Ⅷ度和Ⅸ度分别不小于16%、18%和20%时，可判为不液化。对于野外定名为黏性土的地层，其黏粒含量均超过25%，由此排除地基土中第②层和第③层中黏性土透镜体液化的可能性。

2.1.1.3 剪切波速法

采用上限剪切波速法判别，土层的计算上限剪切波速采用以下公式计算：

Vst=291（KH×Z×γd）1/2

式中 Vst——上限剪切波速度，m/s；

KH——地面最大水平地震加速度系数；根据标书提供的地震安评资料，amax=0.34g，则本工程KH取0.34；

Z——土层深度；

γd——深度折减系数。

通过钻孔剪切波测试，与计算的上限剪切波速相比较，当实测剪切波值小于计算上限剪切波速时，则初判为液化。

初判认为，坝基土中第②层中的砂性土和第③层无黏性土为可能液化层。

通过计算，30 m以下土层计算上限剪切波速值普遍大于600 m/s，均大于实测剪切波速值，因此30 m以下第③土层初判均为可能液化土。

综上初判认为，第②层中的砂性土和第③层中无黏性土存在液化的可能。

2.1.2 复判

对初判液化的点，通过以下方法进行复判。

2.1.2.1 标贯试验锤击数法

对于建基面以下15 m深度范围内的液化判别，采用GB 50287—2006《水力发电工程地质勘察规范》M.0.4中的标准贯入锤击数法进行复判。其中标准贯入锤击数临界值按下式计算：

Ncr=N0[0.9+0.1（ds-dw）]×（3/ρc）1/2

式中 Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值；

N0——液化判别标准贯入锤击数基准值；根据KH值反推，按8.0度近震设防，N0取10；

ds——饱和土标准贯入点深度，m；

dw——地下水位，m；

ρc——黏粒含量百分率，当小于3或为砂土

时，应采用3。

当标准贯入试验贯入点深度和地下水位在试验地面以下的深度不同于工程正常运行时，实测标准贯入锤击数应按下式进行校正，并以校正后的标准贯入锤击数N63.5作为复判依据。

N63.5=N′63.5（ds+0.9dw+0.7）/（d′s+0.9d′w+0.7）

ds——工程正常运用时，标准贯入点在当时地面以下的深度，m；

dw——工程正常运用时，地下水位在当时地面以下的深度，m，在地面淹没于水面以下时，dw取0；

根据设计方案，对于建筑物基础面以上的土层，施工期将挖除，在此不再进行液化判别；对于超过建基面以下15 m的土层，采用其他方法进行复判。

综上所述，对初判液化的点进行复判。

由复判结果看，对于勘察期进行了标贯试验的初判液化点，复判结果中绝大多数仍为液化。

2.1.2.2 相对密度复判法

勘察期，在竖井及钻孔内取试，并进行了相对密度试验。

试验结果表明，第③层粉细砂、含砾中细砂、砾质中粗砂、细砂的相对密度为0.35～0.77，平均值为0.57，总体上属于中密。

根据规范要求，若按地震设防烈度Ⅷ度考虑，坝址区无（少）黏性土液化临界相对密度（Dr）cr为0.75，根据相对密度试验成果，建基面以下深度超过15 m的无（少）黏性土大多数存在液化问题，仅局部密实处可排除液化。

综上所述，按GB 50287—2006《水力发电工程地质勘察规范》复判，坝址区第②层中的砂性土透镜体、第③大层的各类砂层均存在液化问题。

2.2 根据现行规范外的研究成果判别

受地层条件限制，勘察期对含有砾石、卵石的粗粒土进行了动力触探试验，鉴于2种原位试验所用仪器除探头之外基本一致，有一定参考性，参照国内同行的研究成果（《杨凌职业技术学院学报》第8卷第3期刊发的“圆锥动力触探试验N63.5判别饱和砂土液化问题的研究”），将重型动力触探贯入30 cm的锤击数按不同岩性换算成标贯锤击数，参考使用，换算标准按下式计算：

m——换算系数，粉、细、中砂取1.40，中粗砂、粗砂取1.50，砾砂取1.80；

N重——重型动力触探锤击数。

通过换算，参考标贯击数法对符合条件的试段进行复判，对于动探试验过程中回弹的点，因其不具有代表性，计算过程中予以剔除。复判结果，54个初判液化点主要集中在第②大层，复判有10个仍存在液化的可能性，占比为18.5%；在复判存在液化可能性的10个测试点位中，其中7个为少黏性土（粉细砂、含砾粉土等），仅有3个为粗粒土（砂质砾石或含黏土砂质卵砾石）。少黏性土在第②大层中成层性较差，一般以透镜体出现，分析认为，尽管第②大层中的细粒土存在液化问题，但因其多被粗粒土围限，对工程影响也不大。

2.3 根据地震剪应力比法判别

剪应力比法广泛应用于国外地震工程领域，最具代表性的是Seed简化判别法。

根据张丽的研究成果（发表在其博士论文《剪切波速液化判别方法改进研究》中），认为水电规范的剪切波判别法过于保守，易造成非液化土被误判为液化土。结合本工程地层成层性较差，且上部地层的漂卵石含量较多，导致土层的重度无法精确测定，因此，采用地震剪应力法计算时，其重度采用经验值。本方法判别深度为地下30 m以内，仅适用于细粒土。综合考虑，仅针对水电规范的剪切波法初判液化、标贯击数法复判仍液化的埋深30 m以内的液化点，进行地震剪切波法计算并判别。

根据判别结果，经水电法判别液化的点，经地震剪应力法判别仍为液化土层。

3 结语

坝基发育复杂的深厚覆盖层，经综合分析、判断，坝址区第②大层中的砂性土透镜体、第③大层的各类砂层均存在液化问题。考虑到第②大层中发育的细粒土多呈透镜体状，且其被周围大量的巨粒土层围限，即使液化，对工程影响也不大。设计需重点考虑合适的处理方案，用以消除第③层液化砂层的危害性，保证工程运行安全。

根据国内抗震规范编写过程中的调查及实践经验总结，超过基础底面20 m深度，液化破坏情况极为少见。考虑到基础底面以下一定深度，由于上覆土体自重应力的作用，加上周围非液化土层的围限，推测实际情况应比理论计算乐观。另外，水工构筑物的建设，将增大液化土层上覆应力，对抗震液化有利。因此，对深部土层的液化判别方法有待结合工程实践进一步探索、研究。

此外，含砾砂不使用于标贯方法，因此，对含砾土的液化判别方法亦有待研究探讨。