广东建材２００８年第５期检测与监理
饱和土的地震液化判别分析
马树根
摘
邓专（湖南地质调查研究院）
要：湘潭地区的第四系多为湘江河流阶地相沉积，在其Ⅰ、Ⅱ级阶地及高河漫滩分布的地质年
代较新的地层，有可能发生大面积液化，而且全新世的无粘性土沉积层对液化也是很敏感的。因地基土的物理力学参数的抗剪性能与弹性或振动特性通常也存在一定差异，客观地质条件的变化也导致同一地区的同类地基土存在细微差异，机械地单一应用统一标准进行地震液化判别，其结果可能导致较严重的偏差，故对饱和土的地震液化判别有值得探讨的必要。
关键词：标准贯入试验；剪切波速；饱和土；地震液化；判别法；公式；规范
１引言
乙类建筑以及甲类建筑，地基土应按７度进行地震液化
判别。
弹性波检测技术广泛应用于各类工程的勘察评价和工程质量检测，取得了显著的经济效益和社会效益。利用实测剪切波速ＶＳ进引饱和土的地震液化判别与标准贯入试验判别法一道，同被《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２００１）、《岩土工程勘察规范》（ＧＢ５００２１—２００１）列为重要的方法手段。但在工程实例中，由于客观地质条件不同所带来的差异影响，常造成不合理的分析评价，导致工程建设投资的浪费或严重影响建筑物的抗震安全。湘潭地区的第四系多为湘江河流阶地相沉积，在其Ⅰ、Ⅱ级阶地及高河漫滩分布的地质年代较新的地层，有可能发生大面积液化，而且全新世的无粘性土沉积层对液化也是很敏感的。因沉积环境复杂，地基土的物理力学参数的抗剪性能与弹性或振动特性通常也存在一定差异，故对饱和土的地震液化判别有值得探讨的必要。
２饱和土地震液化判别的适应性
言，判别结果一致性较好；而对饱和粉土而言，判别结果与标准贯入试验判法别有矛盾。
⑴ＧＢ５００２１—２００１建议用标准贯入试验判别法的规定如下：
标准贯入锤击数临界值公式中基准值选取ＧＢ５００１１—２００１的计算公式如下：
Ｎｃｒ＝Ｎｏ［０．９＋０．１（ｄｓ－ｄｗ）］（３／ρｃ）１／２（ｄｓ≤１５）（式１）Ｎｃｒ＝Ｎｏ［０．９＋０．１（ｄｓ－ｄｗ）］（３／ρｃ）１／２（１５＜ｄｓ≤２０）
（式２）式中：
Ｎｃｒ———液化判别标准贯入锤击数临界值；Ｎｏ———液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表１取值；
ｄｓ———饱和土标准贯入点深度（ｍ）；ｄｗ———地下水深度；ρｃ———粘粒含量百分率。
当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于液
湘潭地区抗震设防烈度为小于６度，一般情况下，湘潭地区采用标准贯入试验判别法与剪切波速判可不考虑液化的影响。但为安全计，对液化沉陷敏感的别法分析进行饱和土的地震液化判别，对饱和砂土而
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 击能量大部分传至桩底反被反射上来，因此桩底反射就【参考文献】
［１］中国地质调查局１９９６王振东主编《低应变动测技术理论与实清楚（图６、图７）。
。理论上只要桩和桩底有波阻抗差异就能引起桩底践基础》
《基桩应力波反射法反射，为何有些桩的桩底反射不明显？主要原因是桩底［２］广东省建筑科学研究院１９９９徐天平主编
检测技术》。
反射上来的能量太弱了，以致分辨不出来。同行们做了
［３］国土资源部２０００吴庆曾《浅议非金属声波检测的透射、反射、
很多尝试，如改变激振频率、加大冲击能量等对提高桩
折射技术》。
底反射都有作用。●［４］广东省工程勘察院２００６邓业灿、李毅臻等《基桩倾斜无损检
测技术研究报告》。
－１２５－
检测与监理
化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。
广东建材２００８年第５期
多数大于对应深度的Ｖｓｃｒ计算值。而事实上，本地区工
根据式１计算湘潭地区饱和粉土不同深度的Ｎｃｒ，程实践证明，饱和粉土不采取有效的抗液化措施不能作结果详见表２。为持力层。
表１标准贯入锤击数基准值
设计地震分组第一组第二、三组
７
６（８）６（１０）
烈度
８１０（１３）１２（１５）
９
１６１８
３饱和土地震液化判别
为使剪切波速判别法的判别结果与标准贯入试验判别法的结果趋于一致，使剪切波速判别法有较好的可靠性和实用性，尝试用以下三个步骤对饱和土地震液化进行判别。
⑴对饱和砂土而言，均可同时或分别采用剪切波速判别法与标准贯入试验判别法进行地震液化判别。
⑵对饱和粉土而言，可采用剪切波速判别法用进行地震液化判别。采用剪切波速判别法进行地震液化判别应慎重。在与规范式３的Ｖｓｃｒ计算结果对比时，建议与烈度、土类有关的经验系数Ｖｓｏ取值５５。⑶土层深度的影响及液化判别公式。
１／２
许多学者的研究都得出与式３中（ｄｓ－０．０１３ｄｓ２）项相似的结果，只是经验系数Ｖｓｏ的不同。在应用方面，几乎都将土层深度影响作线性处理，把Ｖｓｏ视为定值。
经在地区大量实测数据的统计分析与多个场地的勘察资料对比，得到在本地区饱和土的地震液化判别的经验关系式为：
Ｖｓｃｒ＝１２０ｄｓ－０．２６８（ｄｓ－０．０１３ｄｓ２）１／２（式４）当采用上式进行判别时，可与液化程度随上覆土层
注：括号内数值用于设计基本地震加速度取０．１５ｇ和０．３０ｇ的地区。
表２不同深度饱和粉土的Ｎｃｒ计算值
ｄｓ
Ｎｃｒ
３７．２
６９
９１０．８
１２１２．６
１５１４．４
湘潭地区饱和土的大量标准贯入锤击数的实测数据表明在１５ｍ深度范围内绝大多数小于对应深度的Ｎｃｒ计算值。
⑵ＧＢ５００２１－２００１建议用剪切波速（ＶＳ）判别地面下１５ｍ深度范围内的饱和砂土和粉土进引地震液化判别的规定如下：
Ｖｓｃｒ＝Ｖｓｏ（ｄｓ－０．０１３ｄｓ２）１／２［１．０－０．１８５（ｄｗ／ｄｓ）］（３／ρｃ）１／２（式３）式中：
Ｖｓｃｒ———饱和砂土或饱和粉土液化剪切波速弹性界值（ｍ／ｓ）；
Ｖｓｏ———与烈度、土类有关的经验系数，按表３取值；
厚度或压力的增加而降低的机理和事实吻合，也与标准ｄｓ———剪切波速测点深度（ｍ）；
贯入试验判别法的判别结果具有较好的一致性。—地下水深度；ｄｗ——
ρｃ———粘粒含量百分率。
４结语当实测剪切波速（ＶＳ）大于按⑶式计算的临界剪切
⑴因地基土的物理力学参数的抗剪性能与弹性或
波速时，可判为不液化。
振动特性通常也存在一定差异，客观地质条件的变化也
根据式３计算湘潭地区饱和粉土不同深度的Ｖｓｃｒ，
导致同一地区的同类地基土存在细微差异，机械地单一
结果详见表４。
应用统一标准进行地震液化判别，其结果可能导致较严
表３与烈度、土类有关的经验系数
重的偏差。Ｖｓｏ
土类⑵湘潭地区的饱和粉土进行地震液化判别时，宜采７８９砂土６５９５１３０用前述地区性经验进行判别较为合理，其应用效果较粉土４５６５９０好，但尚待进一步的实践检验和不断完善。●
注：括号内数值用于设计基本地震加速度取０．１５ｇ和０．３０ｇ的地区。
表４不同深度饱和粉土的Ｖｓｃｒ计算值
ｄｓＶｓｃｒ
３１１０．４
６１５２．９
９１８３．２
１２２０６．９
１５２２５．９
湘潭地区的饱和的粉土为湘江河流阶地相沉积，大量的实测数据表经１５ｍ深度范围内的剪切波速（ＶＳ）大
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广东建材２００８年第５期检测与监理
饱和土的地震液化判别分析
马树根
摘
邓专（湖南地质调查研究院）
要：湘潭地区的第四系多为湘江河流阶地相沉积，在其Ⅰ、Ⅱ级阶地及高河漫滩分布的地质年
代较新的地层，有可能发生大面积液化，而且全新世的无粘性土沉积层对液化也是很敏感的。因地基土的物理力学参数的抗剪性能与弹性或振动特性通常也存在一定差异，客观地质条件的变化也导致同一地区的同类地基土存在细微差异，机械地单一应用统一标准进行地震液化判别，其结果可能导致较严重的偏差，故对饱和土的地震液化判别有值得探讨的必要。
关键词：标准贯入试验；剪切波速；饱和土；地震液化；判别法；公式；规范
１引言
乙类建筑以及甲类建筑，地基土应按７度进行地震液化
判别。
弹性波检测技术广泛应用于各类工程的勘察评价和工程质量检测，取得了显著的经济效益和社会效益。利用实测剪切波速ＶＳ进引饱和土的地震液化判别与标准贯入试验判别法一道，同被《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２００１）、《岩土工程勘察规范》（ＧＢ５００２１—２００１）列为重要的方法手段。但在工程实例中，由于客观地质条件不同所带来的差异影响，常造成不合理的分析评价，导致工程建设投资的浪费或严重影响建筑物的抗震安全。湘潭地区的第四系多为湘江河流阶地相沉积，在其Ⅰ、Ⅱ级阶地及高河漫滩分布的地质年代较新的地层，有可能发生大面积液化，而且全新世的无粘性土沉积层对液化也是很敏感的。因沉积环境复杂，地基土的物理力学参数的抗剪性能与弹性或振动特性通常也存在一定差异，故对饱和土的地震液化判别有值得探讨的必要。
２饱和土地震液化判别的适应性
言，判别结果一致性较好；而对饱和粉土而言，判别结果与标准贯入试验判法别有矛盾。
⑴ＧＢ５００２１—２００１建议用标准贯入试验判别法的规定如下：
标准贯入锤击数临界值公式中基准值选取ＧＢ５００１１—２００１的计算公式如下：
Ｎｃｒ＝Ｎｏ［０．９＋０．１（ｄｓ－ｄｗ）］（３／ρｃ）１／２（ｄｓ≤１５）（式１）Ｎｃｒ＝Ｎｏ［０．９＋０．１（ｄｓ－ｄｗ）］（３／ρｃ）１／２（１５＜ｄｓ≤２０）
（式２）式中：
Ｎｃｒ———液化判别标准贯入锤击数临界值；Ｎｏ———液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表１取值；
ｄｓ———饱和土标准贯入点深度（ｍ）；ｄｗ———地下水深度；ρｃ———粘粒含量百分率。
当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于液
湘潭地区抗震设防烈度为小于６度，一般情况下，湘潭地区采用标准贯入试验判别法与剪切波速判可不考虑液化的影响。但为安全计，对液化沉陷敏感的别法分析进行饱和土的地震液化判别，对饱和砂土而
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 击能量大部分传至桩底反被反射上来，因此桩底反射就【参考文献】
［１］中国地质调查局１９９６王振东主编《低应变动测技术理论与实清楚（图６、图７）。
。理论上只要桩和桩底有波阻抗差异就能引起桩底践基础》
《基桩应力波反射法反射，为何有些桩的桩底反射不明显？主要原因是桩底［２］广东省建筑科学研究院１９９９徐天平主编
检测技术》。
反射上来的能量太弱了，以致分辨不出来。同行们做了
［３］国土资源部２０００吴庆曾《浅议非金属声波检测的透射、反射、
很多尝试，如改变激振频率、加大冲击能量等对提高桩
折射技术》。
底反射都有作用。●［４］广东省工程勘察院２００６邓业灿、李毅臻等《基桩倾斜无损检
测技术研究报告》。
－１２５－
检测与监理
化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。
广东建材２００８年第５期
多数大于对应深度的Ｖｓｃｒ计算值。而事实上，本地区工
根据式１计算湘潭地区饱和粉土不同深度的Ｎｃｒ，程实践证明，饱和粉土不采取有效的抗液化措施不能作结果详见表２。为持力层。
表１标准贯入锤击数基准值
设计地震分组第一组第二、三组
７
６（８）６（１０）
烈度
８１０（１３）１２（１５）
９
１６１８
３饱和土地震液化判别
为使剪切波速判别法的判别结果与标准贯入试验判别法的结果趋于一致，使剪切波速判别法有较好的可靠性和实用性，尝试用以下三个步骤对饱和土地震液化进行判别。
⑴对饱和砂土而言，均可同时或分别采用剪切波速判别法与标准贯入试验判别法进行地震液化判别。
⑵对饱和粉土而言，可采用剪切波速判别法用进行地震液化判别。采用剪切波速判别法进行地震液化判别应慎重。在与规范式３的Ｖｓｃｒ计算结果对比时，建议与烈度、土类有关的经验系数Ｖｓｏ取值５５。⑶土层深度的影响及液化判别公式。
１／２
许多学者的研究都得出与式３中（ｄｓ－０．０１３ｄｓ２）项相似的结果，只是经验系数Ｖｓｏ的不同。在应用方面，几乎都将土层深度影响作线性处理，把Ｖｓｏ视为定值。
经在地区大量实测数据的统计分析与多个场地的勘察资料对比，得到在本地区饱和土的地震液化判别的经验关系式为：
Ｖｓｃｒ＝１２０ｄｓ－０．２６８（ｄｓ－０．０１３ｄｓ２）１／２（式４）当采用上式进行判别时，可与液化程度随上覆土层
注：括号内数值用于设计基本地震加速度取０．１５ｇ和０．３０ｇ的地区。
表２不同深度饱和粉土的Ｎｃｒ计算值
ｄｓ
Ｎｃｒ
３７．２
６９
９１０．８
１２１２．６
１５１４．４
湘潭地区饱和土的大量标准贯入锤击数的实测数据表明在１５ｍ深度范围内绝大多数小于对应深度的Ｎｃｒ计算值。
⑵ＧＢ５００２１－２００１建议用剪切波速（ＶＳ）判别地面下１５ｍ深度范围内的饱和砂土和粉土进引地震液化判别的规定如下：
Ｖｓｃｒ＝Ｖｓｏ（ｄｓ－０．０１３ｄｓ２）１／２［１．０－０．１８５（ｄｗ／ｄｓ）］（３／ρｃ）１／２（式３）式中：
Ｖｓｃｒ———饱和砂土或饱和粉土液化剪切波速弹性界值（ｍ／ｓ）；
Ｖｓｏ———与烈度、土类有关的经验系数，按表３取值；
厚度或压力的增加而降低的机理和事实吻合，也与标准ｄｓ———剪切波速测点深度（ｍ）；
贯入试验判别法的判别结果具有较好的一致性。—地下水深度；ｄｗ——
ρｃ———粘粒含量百分率。
４结语当实测剪切波速（ＶＳ）大于按⑶式计算的临界剪切
⑴因地基土的物理力学参数的抗剪性能与弹性或
波速时，可判为不液化。
振动特性通常也存在一定差异，客观地质条件的变化也
根据式３计算湘潭地区饱和粉土不同深度的Ｖｓｃｒ，
导致同一地区的同类地基土存在细微差异，机械地单一
结果详见表４。
应用统一标准进行地震液化判别，其结果可能导致较严
表３与烈度、土类有关的经验系数
重的偏差。Ｖｓｏ
土类⑵湘潭地区的饱和粉土进行地震液化判别时，宜采７８９砂土６５９５１３０用前述地区性经验进行判别较为合理，其应用效果较粉土４５６５９０好，但尚待进一步的实践检验和不断完善。●
注：括号内数值用于设计基本地震加速度取０．１５ｇ和０．３０ｇ的地区。
表４不同深度饱和粉土的Ｖｓｃｒ计算值
ｄｓＶｓｃｒ
３１１０．４
６１５２．９
９１８３．２
１２２０６．９
１５２２５．９
湘潭地区的饱和的粉土为湘江河流阶地相沉积，大量的实测数据表经１５ｍ深度范围内的剪切波速（ＶＳ）大
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