液化与基础抗震设计T28

第4讲液化与基础抗震设计12/3/20221第4讲液化与基础抗震设计地基基础抗震

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天然地基的震害特点高压缩性饱和软粘土和承载力较低的淤泥质土在地震

中产生不同程度的震陷，造成上部结构的倾斜或破坏；杂填土、回填土和冲填土等松软填土地基，土质松软

且承载力较低，易产生沉陷，使结构开裂；沟、坑、古河道、坡地办挖半填等非匀质地基在地震

中的不均匀沉降或地裂缝引起上部结构破坏。12/3/20222第4讲液化与基础抗震设计地基基础抗震

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一般要求同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土层上;同一结构单元不宜部分采用天然地基而另外部分采用桩基；地基有软弱粘性土、可液化土、新近填土或严重不均匀土层时，宜

加强基础的整体性和刚性；根据具体情况，选择对抗震有利的基础类型，在抗震验算时应尽量

考虑结构、基础和地基的相互作用影响，使之能反映地基基础在不

同阶段上的工作状态。12/3/20223第4讲液化与基础抗震设计地基基础抗震

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抗震验算范围砌体房屋；下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：(1)一般的单层厂房和单层空旷房屋；(2)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；(3)基础荷载与(2)项相当的多层框架厂房。规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。12/3/20224第4讲液化与基础抗震设计地基基础抗震

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天然地基基础抗震验算采用“拟静力法”进行验算。规范规定：基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下式要求：式中p----基础底面平均压力（kPa)pmax—基础底面边缘最大压力(kPa)faE---地基土抗震允许承载力高宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现拉应力；其它建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。12/3/20225第4讲液化与基础抗震设计地基基础抗震

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地基土抗震承载力地基抗震承载力在静力设计承载力基础上调整。调整的出发点：地震是偶发事件，地基抗震承载力安全系数可比静载时降低；多数土在有限次的动载下，强度较静载下稍高。12/3/20226第4讲液化与基础抗震设计地基基础抗震

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地基土抗震承载力式中faE---调整后的地基抗震承载力设计值---地基抗震承载力调整系数fa---深宽修正后的地基承载力特征值，按《建筑地基基础设计规范》GB50007采用1.0淤泥，淤泥质土，松散的砂，杂填土，新近堆积黄土及流塑黄土稍密的细、粉砂，的粘性土和粉土，可塑黄土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂，的粘性土和粉土，坚硬黄土1.5岩石，稍密的碎石土，密实的砾、粗、中砂，的粘性土和粉土

岩土名称和性状地基土抗震承载力调整系数1.112/3/20227第4讲液化与基础抗震设计场地土液化

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液化现象处于地下水位以下的饱和砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实，使空隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的空隙水压力来不及消散，使原有土颗粒通过接触点传递的压力减小，当有效压力完全消失时，土颗粒处于悬浮状态之中。这时，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水。12/3/20228第4讲液化与基础抗震设计场地土液化

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液化现象唐山地震时，严重液化地区喷水高度可达8米，厂房沉降可达1米。天津地震时，海河故道及新近沉积土地区有近3000个喷水冒砂口成群出现，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可达5立方米。有时地面运动停止后，喷水现象可持续30分钟。液化的震害：喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏，等等。12/3/20229第4讲液化与基础抗震设计场地土液化

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液化危害液化使建筑物产生下列震害：地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等水平构件及其节

点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂；室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。影响场地土液化的主要因素：土层的地质年代；土层的土粒的组成和密实程度；砂土层埋置深度和地下水位深度；地震烈度和地震持续时间。12/3/202210第4讲液化与基础抗震设计场地土液化>液化判别液化判别和处处理的一般原原则：对存在饱和砂砂土和粉土（（不含黄土））的地基，除除6度外，，应进进行液化判判别。。对6度区一一般情情况下下可不不进行行判别别和处处理，，但对对液化化敏感的的乙类类建筑筑可按按7度的要要求进进行判判别和和处理理。存在液液化土土层的的地基基，应应根据据建筑筑的抗抗震设设防类类别、、地基基的液液化等级结结合具具体情情况采采取相相应的的措施施。11/26/202211第4讲讲液液化与与基础础抗震震设计计场地土土液化化>判别方方法对一般般工程程项目目砂土土或粉粉土液液化判判别及及危害害程度度估计计可按按以下下步骤骤进行行：初判以地质质年代代、粘粘粒含含量、、地下下水位位及上上覆非非液化化土层层厚度度等作作为判判断条条件。。（1）地质质年代代为第第四纪纪晚更更新世世（Q3）及以前前时，，7、8度可判判为不不液化化；（2）当粉粉土的的粘粒粒（粒粒径小小于0.005mm的颗粒粒)含量百百分率率在7、8和9度时分分别大大于10、13和16可判为为不液液化；；11/26/202212第4讲液液化与与基础抗抗震设计计场地土液液化>判别方法法（3）采用天天然地基基的建筑筑，当上上覆非液液化土层层厚度和和地下水水位深度度符合下下列条件件之一时时，可不不考虑液液化影响响。---上覆非液化土层厚度（m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除；---基础埋置深度(m),不超过2m时采用2m；---地下水位深度（m)，宜按建筑使用期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；---液化土特征深度（m)，按右表采用。9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度饱和土类别11/26/202213第4讲液液化与与基础抗抗震设计计---上覆非液化土层厚度（m)；---基础埋置深度(m)；---地下水位深度（m)；---液化土特征深度(m).上面判别别式（db=2)亦可用下下图表示示：db>2时，在du、dw中减去（db-2)后再查图图确定。。砂土1234567891012345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区du(m)7度8度9度1234567891012345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区粉土du(m)7度9度8度11/26/202214第4讲液液化与与基础抗抗震设计计查液化土土特征深深度表例1图示为某某场地地地基剖面面图。上上覆非液液化土层层厚度du=5.5m，其下为为砂土，，地下水水位深度度为dw=6m.基础埋深深db=2m,该场地为为8度区。确确定是否否考虑虑液液化影响响。解：按判别式式确定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度饱和土类别结论：需需要考虑虑液化影影响。dw=6mdu=5.5mdb=2m11/26/202215第4讲液液化与基础础抗震设计计例1图示为某场场地地基剖剖面图。上上覆非液化化土层厚度度du=5.5m，其下为砂砂土，地下下水位深度度为dw=6m.基础埋深db=2m,该场地为8度区。确定定是否考虑虑液液化影响。。dw=6mdu=5.5mdb=2m解：按土层层液化判别别图确定结论：需要要考虑液化化影响。1234567891012345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区砂土7度8度9度du=5.5mdw=6m11/26/202216第4讲液液化与基础础抗震设计计查液化土特特征深度表表解：按判别别式确定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度饱和土类别结论：不满满足判别式式，需要进进一步判别别是否考虑虑液化影响响。例2图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m其下为沙土，地下水位深度为dw=6m.基础埋深db=2.5m,该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m11/26/202217第4讲液液化与基础础抗震设计计例2图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m其下为沙土，地下水位深度为dw=6m.基础埋深db=2.5m,该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m解：按土层层液化判别别图确定结论：需要要进一步判判别是否考考虑液化影影响。1234567891012345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区砂土7度8度9度11/26/202218第4讲液液化与基础础抗震设计计场地土液化化>判别方法细判采用标准贯贯入试验判判别钻孔至试验验土层上15cm处,用63.5公斤穿心锤锤，落距为为76cm，打击土层，，打入30cm所用的锤击击数记作N63.5，称为标贯击击数。用N63.5与规范规定定的临界值值Ncr比较来确定定是否会液液化。1---穿心锤；2---锤垫；3---触探杆；4---贯入器头5---出水孔；6---贯入器身；；7---贯入器靴11/26/202219第4讲液液化与基础础抗震设计计规范规定当饱和可液液化土的标标贯击数N63.5的值小于Ncr值时，判为为液化，否否则判为不不液化。---地下水位深度（m)---饱和土标准贯入试验点深度（m)---液化判别标准贯入锤击数基准值，按下表采用。---粘粒含量百分率，当小于3或是砂土时，均应取3。括号内数值值用于设计计基本地震震加速度为为0.15和0.3g的地区12(15)---8（10)第二、三组1610(13)6（8）第一组987设计地震分组烈度11/26/202220第4讲液液化与基础础抗震设计计液化场地危危害程度采用土层柱柱状液化等等级判定。。---判别深度内每一个钻孔标准贯入试验点总数；---分别为i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取临界值的取值；---第i点所代表的土层厚度（m)；---第i层考虑单位土层厚度的层位影响权系数。若判别深度为15m，当该层中点深度不大于5m时采用10，等于15m时应取零值,5—15m时应按线性内插值法取值;若判别深度为20m，当该层中点深度不大于5m时采用10，等于20m时应取零值，5—20m时应按线性内插值法取值。液化指数11/26/202221第4讲液液化与基础础抗震设计计液化场地危危害程度由液化指数数，按下表表确定液化化等级判别深度20m时的液化指标判别深度15m时的液化指标

严重

中等

轻微

液化等级液化等级与与相应的震震害液化等级

地面喷水冒砂情况

对建筑物的危害情况轻微地面无喷水冒砂，或仅在洼地、诃边有零星的喷水冒砂点危害性小，一般不致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，有时不均匀沉陷可达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允许的倾斜11/26/202222第4讲液液化与基础础抗震设计计抗液化措施施当液化土层层较平坦、、均匀时，，可按下表表选用抗液液化措施地基和上部结构处理，或其它经济的措施可不采取措施可不采取措施丁类全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对地基和上部结构处理基础和上部结构处理，或更高要求的措施基础和上部结构处理，亦可不采取措施丙类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对地基和上部结构处理部分消除液化沉陷，或对地基和上部结构处理乙类严重中等轻微地基的液化等级建筑类别11/26/202223第4讲液液化与基础础抗震设计计采用桩基时时，桩端深深入液化深深度以下稳稳定土层中中的长度（（不包括桩桩尖部分）），应按计计算确定，，且对碎石石土，砾、、粗、中砂砂，坚硬粘粘性土和密密实粉土尚尚不应小于于0.5m，对其他非岩岩石尚不应应小于1.5m；采用深基础础时，基础础底面埋入入深度以下下稳定土层层中的深度度，不应小小于0.5m；采用加密法法（如振冲冲、振动加加密、砂桩桩挤密、强强夯等）加加固时，应应处理至液液化深度下下界，且处处理后土层层的标准贯贯入锤击数数的实测值值不宜大于于相应的临临界值m；挖除全部液液化土层；；采用加密法法或换土法法处理时，，在基础边边缘以外的的处理宽度度，应超过过基础底面面下处理深深度的1/2且不小于基基础宽度的的1/5。全部消除地地基液化沉陷的措施施应符合：：11/26/202224第4讲液液化与基础础抗震设计计部分消除地地基液化沉陷的措施施应符合：：(1)处理深度应应使处理后