学习情境三液化土和软土地基

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业课程教案模块模块二实训项目项目项目一场地、地基和基础学习情境学习情境三液化土和软土地基教学时数2教学方法与手段教学方法：讲授、工程实例教学手段：板书、多媒体、图片库、视频库目的要求了解地基土液化的概念以及抗液化措施；掌握软土地基抗震措施。教学内容一、地基土液化的原因及其危害二、地基土液化的判别及液化等级1、地基土液化的初步判别2、标准灌入试验判别法液化地基的评价1、液化等级2、不同液化等级的震害3、不同液化地基的处理办法重点难点思考题重点：地基土液化的概念；软土地基抗震措施；难点：地基土液化的判别；思考题：怎样判别土的液化？参考文献刘明.建筑结构抗震.北京：中国建筑工业出版社丰定国，王社良.抗震结构设计.武汉：武汉工业大学出版社，2001建筑抗震设计规范(GB50011—2010).北京：中国建筑工业出版社，2010教案附页一、地基土液化及其危害饱和松散的砂土或粉土（不含黄土），地震时易发生液化现象，使地基承载力丧失或减弱，甚至喷水冒砂，这种现象一般称为砂土液化或地基土液化。其产生的机理是：地震时，饱和砂土和粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移，颗粒结构趋于压密，颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压，因之使孔隙水压力急剧增加。当孔隙水压力上升到与土颗粒所受到的总的正压应力接近或相等时，土粒之间因摩擦产生的抗剪能力消失，土颗粒便形同“液体”一样处于悬浮状态，形成所谓液化现象。液化使土体的抗震强度丧失，引起地基不均匀沉陷并引发建筑物的破坏甚至倒塌。发生于1964年的美国阿拉斯加地震和日本新泻地震，都出现了因大面积砂土液化而造成的建筑物的严重破坏，从而，引起了人们对地基土液化及其防治问题的关切。在我国，1975年海城地震和1976年唐山地震也都发生了大面积的地基液化震害。我国学者在总结了国内外大量震害资料的基础上，经过长期研究，并经大量实践工作的校正，提出了较为系统而实用的液化判别及液化防治措施。二、液化的判别地基土液化判别过程可以分为初步判别和标准贯入试验判别两大步骤。1.初步判别饱和的砂土或粉土（不含黄土）当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响：（1）地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前时且处于7度或8度区；（2）粉土的粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率(%)当烈度为7度、8度、9度时分别大于10、13、16时；（3）地下水位深度和上覆盖非液化土层厚度满足式（2-6）、（2-7）或（2-8）之一时；（2-6）（2-7）（2-8）式中——地下水位深度（m），按建筑设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；——基础埋置深度（m），小于2m时应采用2m；——液化土特征深度，按表2-5采用。——上覆盖非液化土层厚度（m），计算时应注意将淤泥和淤泥质土层扣除。表2-5液化土特征深度（m）饱和土类别烈度789粉土678砂土7892.标准贯入试验判别当上述所有条件均不能满足时，地基土存在液化可能。此时，应采用标准贯入试验进一步判别其是否液化。标准贯入试验设备由穿心锤（标准重量63.5Kg）、触探杆、贯入器等组成（图2-3）。试验时，先用钻具钻至试验土层标高以上15cm，再将标准贯入器打至试验土层标高位置，然后，在锤的落距为76cm的条件下，连续打入土层30cm，记录所得锤击数为N63.5。当地面下15m深度范围土的实测标准贯入锤击数N63.5小于按式（2-9）确定的下限值Ncr时，则应判为液化土，否则为不液化土。图2-3标准贯入试验设备示意图=1\*GB3①穿心锤；=2\*GB3②锤垫；=3\*GB3③触探杆；=4\*GB3④贯入器头；=5\*GB3⑤出水孔；=6\*GB3⑥贯入器身；=7\*GB3⑦贯入器靴（）(2-9)式中——液化判别标准贯入锤击数下限值；——液化判别标准锤击数基准值，按表2-6采用；——饱和土标准贯入点深度（m）；——土体粘粒含量百分率，当(%)小于3或为砂土时，取＝3。一般情况下，仅要判别地面下15m深度范围内土的液化可能性。而当采用桩基或埋深大于5m的深基础时，尚应判别15~20m范围内土的液化可能性。此时，标准贯入锤击数临界值为：（）（2-10）表2-6标准贯入锤击数基准值设计地震分组7度8度9度第一组6（8）10（13）16第二、三组8（10）12（15）18注：括号内数值用于设计基本地震加速度为0.15g和0.3g的地区。从式（2-9）与式（2-10）可以看出，地基土液化的临界指标的确定主要考虑了土层所处的深度、地下水位深度、饱和土的粘粒含量以及地震烈度等影响土层液化的要素。三、液化地基的评价当经过上述两步判别证实地基土确实存在液化趋势后，应进一步定量分析、评价液化土可能造成的危害程度。这一工作，通常是通过计算地基液化指数来实现的。地基土的液化指数可按下式确定：（2-11）式中——液化指数；——在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数；——分别为第点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值的数值；——第点所代表的土层厚度（m），可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度；——第土层单位土层厚度的层位影响权函数值（单位为m-1）。若判别深度为15m，当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于15m时应采用零值，5~15m时应按线性内插法取值；若判别深度为20m，当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应采用零值，5~20m时应按线性内插法取值。根据液化指数的大小，可将液化地基划分为三个等级，见表2-7。表2-7液化等级液化等级轻微中等严重判别深度为15m时的液化指数0<≤55<≤15＞15判别深度为20m时的液化指数0<≤65<≤18＞18不同等级的液化地基，地面的喷砂冒水情况和对建筑物造成的危害有着显著的不同,见表2-8。表2-8不同液化等级的可能震害液化等级地面喷水冒砂情况对建筑的危害情况轻微地面无喷水冒砂，或仅在洼地、河边有零星的喷水冒砂点危害性小，一般不至引起明显的震害中等喷水冒砂可能性大，从轻微到严重均有，多数属中等危害性较大，可造成不均匀沉陷和开裂，有时不均匀沉陷可能达到200mm严重一般喷水冒砂都很严重，地面变形很明显危害性大，不均匀沉陷可能大于200mm，高重心结构可能产生不容许的倾斜[e2-2]某工程按8度设防，其工程地质年代属Q4，钻孔资料自上向下为：砂土层至2.1m，砂砾层至4.4m，细砂至8.0m，粉质粘土层至15m；砂土层及细砂层粘粒含量均低于8％；地下水位深度1.0m；基础埋深1.5m；设计地震场地分组属于第一组。试验结果如表2-9，试对该工程场地液化可能作出评价。[解]（1）初判Q4;;du=0;;;故均不满足不液化条件，需进一步判别。（2）标准贯入试验判别：1）按式（2-9）计算，式中=10（8度、第一组），=1.0,题中已给出各标准贯点所代表土层厚度，计算结果见表2-9，可见4点为不液化土层；2）计算层位影响函数。第一点，地下水位为1.0m，故上界为1.0m，土层厚1.1m，故,第二点，上界为砂砾层，层底深4.4m，代表土层厚1.1m，故,余类推。3）按式（2-11）计算各层液化指数，结果见表2-9。最终给出=12.16，据表2-7，液化等级为中等。表2-9液化分析表（例题2-2）测点测源深度(m)标贯值测点土层厚(m)标贯下限值的中点深度(m)11.451.19.41.55105.1525.071.1134.95105.0836.0111.0146.091.9347.0161.0152．3．4液化地基的抗震措施对于液化地基，要根据建筑物的重要性、地基液化等级的大小，针对不同情况采取不同层次的措施。当液化土层比较平坦、均匀时，可依据表2-10选取适当的抗液化措施。表2-10抗液化措施建筑类别地基的液化等级轻微中等严重乙类部分消除液化沉陷，或对基础和上部结构进行处理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构进行处理全部消除液化沉陷丙类对基础和上部结构进行处理，亦可不采取措施对基础和上部结构进行处理，或采用更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构进行处理丁类可不采取措施可不采取措施对基础和上部结构进行处理，或采用其他经济的措施表2-10中全部消除地基液化沉陷、部分消除地基液化沉陷、已进行基础和上部结构处理等措施的具体要求如下：1.全部消除地基液化沉陷（1）此时，可采用桩基、深基础、土层加密法或挖除全部液化土层等措施。采用桩基时，桩基伸入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分）应按计算确定，对碎石土、砾、粗、中砂，坚硬粘性土不应小于0.5m，其他非岩石不宜小于1.5m；（2）采用深基础时，基础底面埋人液化深度以下稳定土层中的深度不应小于0.5m；（3）采用加密方法（如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等）对可液化地基进行加固时，应处理至液化深度下界，且处理后土层的标准贯人锤击数实测值应大于相应下限值；（4）当直接位于基底下的可液化土层较薄时，可采用全部挖除液化土层，然后分层回填非液化土。在采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1/2，且不小于处理宽度的1/5。2．部分消除液化地基沉陷此时，应符合下列要求；（1）处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为15m时，其值不宜大于4，当判别深度为2