基于双桥静力触探的饱和砂土液化判别方法刍议

饱和砂土液化是地震引发地基变形失稳、建筑受损破坏的主因之一,合理判定液化可能性是勘察实践和理论研究的重大课题。国内规范要求砂土液化判别仍以标准贯入试验为主,静力触探等原位测试方法为辅,静力触探较其他原位测试手段,在操作便利性、数据采集连续性、测试成本和抗干扰能力等方面更具优势。针对国内规范常用静力触探砂土液化判别方法进行了分析研究,并结合勘察实例进行了计算和对比,探讨了静力触探判别液化方法的土层适用性,并提出有关改进建议。     

静力触探法对巴楚地震液化判别的适用性

2003年2月24日新疆巴楚-伽师地区发生的6.8级地震中出现了自1996年唐山大地震以来我国大陆境内最为严重的砂土液化现象。以此地震液化调查为基础,检验包括我国规范液化判别方法、Robertson方法和Olsen方法的国内外现有静力触探试验为指标的液化判别方法的适用性。结果表明,我国规范、Robertson方法、Olsen方法在对巴楚地震液化场地判别中,总体上非液化场地判别成功率高于液化场地判别成功率,非液化场地的判别成功率分别为88%、71%和88%,但对液化场地判别成功率分别为55%、73%和45%,明显偏于危险,原因需要进一步查明,建立适合局部地区的液化判别方法应是未来必须进行的工作。     

基于静力触探试验的液化判别新方法

近来地震液化灾害频发,再次成为研究重点,发展具有良好应用前景的基于静力触探试验（CPT）的液化判别方法对预防液化灾害具有重要意义。以Boulanger数据库171组数据为回归样本,分析既有方法存在的问题,提出了基于CPT液化判别的双曲线模型和计算公式,并通过提取2011年新西兰地震147组液化新数据,对该方法进行对比检验。研究表明,我国岩土工程勘察规范的CPT液化判别方法对浅埋砂层偏于保守,对深层土又明显偏于危险,而国际上具有代表性的Robertson方法,其液化临界线存在低烈度区不合理回弯、高烈度区又偏于保守的问题。提出的新公式在不同地震动强度和砂层埋深下均可给出合理判别结果,克服了国内外既有方法的缺点,并纳入到具有样板规范性质的《建筑工程抗震性态设计通则》修订稿中,可为我国相关规范修订和工程应用提供支持。     

国内外静力触探液化判别方法对比检验

静力触探试验（cone penetration test,简称CPT）具有独特优势,使其成为了海上风电工程的主要勘察方法。海上风电工程位于液化易发区,因此研究基于CPT液化判别方法的适用性和可靠性就成为亟待解决的突出问题。详细介绍了4种国内外具有代表性的CPT液化判别方法,并采用理论分析及大量CPT液化实测数据检验,对现行的美国国家地震工程研究中心（National Center for Earthquake Engineering Research,简称NCEER）方法、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）方法（岩规法）、《软土地区岩土工程勘察规程》（JGJ 83-2011）方法（软土规程法）和《建筑工程抗震性态设计通则》（CES 160:2004）方法（通则法）等4种方法进行对比检验,提出了4种主要方法的评价结果。结果表明：NCEER法液化判别临界线在低烈度区存在不合理的回弯现象,在高烈度区存在临界值增大过快的问题,在Ⅶ度区深层偏于危险,在Ⅸ度区深层明显偏于保守,在Ⅶ、Ⅸ度区浅层和Ⅷ度区判别结果较好;岩规法液化判别临界线存在很大的问题,液化判别临界线随深度递减,液化判别...     

双桥静力触探在尾矿坝勘查中的技术应用

静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土,作为一种轻便、快捷、高效的原位测试技术,在岩土工程勘察、检测等方面得到了广泛应用。目前由于各地对静力触探经验技术和数据积累的不同,在我国对静力触探试验结果褒贬不一。本文通过双桥静力触探在尾矿坝勘察中的具体应用,以及静力触探成果的具体分析与评价,体现了静力触探在尾矿坝勘察中的适用性和重要性。     

液化判别中基于人工神经网络的粘粒含量取值研究

岩土工程勘察实践中,得到正确的粘粒含量是进行液化判别的前提与基础。利用静力触探成果进行液化判别时,粘粒含量往往采用场地平均值或邻近钻孔相应深度处土样的粘粒含量值,与判别点处粘粒含量实际值间存在一定差别,影响了采用静力触探液化判别的准确性。采用人工神经网络可建立起需液化判别土层各点粘粒含量与相应空间坐标间的关系,从而得到场地内需液化判别土层粘粒含量的分布规律,为液化判别提供更为准确的粘粒含量。     

初析静力触探判别液化对标准贯入试验的优越性

结合7个勘察场地的标准贯入和静力触探原位测试数据,应用数理统计原理和方法对二者进行比较分析,得出用静力触探试验判别地基土液化的均方差和变异系数等均优越于标准贯入试验。     

静力触探判别饱和砂性土液化公式的探讨

目前国内有许多工程勘察单位利用静力触探建立了本地区的饱和砂性土的液化判别公式,本文通过利用静力触探在淮阴市区进行工程地质勘察的实际资料,经数理统计计算后,建立了本地区的静力触探判别饱和砂性土液化的公式。现状液化是一种宏观震害现象。目前国内外评价砂土液化可能性的方法基本上可分两大类:剪应力比较法。即将计算的场地地震剪     

Probabilistic assessment of soil liquefaction considering spatial variability of CPT measurements

The conventional liquefaction potential assessment methods (also known as simplified methods) profoundly rely on empirical correlations based on observations from case histories. A probabilistic framework is developed to incorporate uncertainties in the earthquake ground motion prediction, the cyclic resistance prediction, and the cyclic demand prediction. The results of a probabilistic seismic hazard assessment, site response analyses, and liquefaction potential analyses are convolved to derive a relationship for the annual probability and return period of liquefaction. The random field spatial model is employed to quantify the spatial uncertainty associated with the in-situ measurements of geotechnical material.     

饱和层状砂土液化特性的动三轴试验研究

利用GDS动三轴试验系统采用等幅循环应变加载方式对含有不同厚度粉土的饱和层状砂土进行了液化强度试验。分析了均匀砂和含有不同粉粒层厚度的层状砂土在循环荷载作用下的变形和力学特性。试验分析表明：由于含粉粒夹层的层状土特殊的土体结构,其孔隙水压力发展规律与一般的无黏性砂土不同;饱和层状砂土的抗液化强度并不是随着粉粒层厚度的增加而单调增加的,而是存在一个临界点;液化临界剪应变的大小与液化判别标准和循环次数有很大关系。试验结果表明,粉粒夹层对层状砂土的液化特性有很大的影响,且更能模拟自然环境条件下的层状砂土地基液化特性。     

细粒含量对尾矿材料液化特性的影响

为了模拟沉积分选后颗粒组成的变化对尾矿材料的动力特性的影响,尾矿筛分后按不同的细粒（颗粒直径小于 0.074 mm）含量制备尾矿试样,并进行了大量的土动力学试验。分析了细颗粒含量对尾矿材料的动力液化特性的影响规律。研究表明,对于铜矿类尾矿坝的尾矿材料,当细颗粒含量占到总量的35 %时其抗液化性能最佳。根据尾矿材料动力特性试验的研究结果,并结合现场的标准贯入试验成果,提出了适用于尾矿材料的细粒含量对标准贯入击数的修正式。该式可以分析不同细粒含量的尾矿材料的抗液化强度,提高尾矿坝液化判别方法的判别准确程度。     

液化判别临界曲线的变化模式与一般规律

液化临界值与砂层深度的关系是液化判别方法的基本表征,但对比分析表明,现有液化判别方法的临界曲线有不同的表现模式,甚至定性相反。以Seed-Idriss模型为基础,推导出了砂层埋深对液化势影响的理论解答,提出了砂层埋深与液化临界值的普遍关系,得到了液化判别临界曲线的变化模式和一般规律。结果表明：一般而言,随砂层深度增加,水平地震剪应力和土体抗液化强度同时增大,但前者增大速率大于后者,液化势及液化临界值与砂层深度呈正相关关系;液化临界值与砂层深度呈非线性递增关系,浅埋处饱和砂层液化势递增较为剧烈,深埋处趋于平缓;我国规范CPT液化判别公式的液化临界值与砂层深度呈递减关系,存在定性错误,需要纠正;现有一些液化判别公式中,液化临界值与砂层深度呈线性递增关系,定性正确但模型需要改进。所得结果可为液化判别方法正确发展提供理论基础和借鉴。     

Empirical correlations of soil parameters based on Cone Penetration Tests (CPT) for Greek soils

This study presents the results of Cone Penetration Tests (CPT) and estimated correlations with the results of other in-situ tests (standard penetration test, cross-hole, seismocone) and laboratory tests (classification and undrained shear strength tests). These tests cover nearly all types of penetrable soils in Greece and, together with the formulation of empirical correlations, complement and improve on previous studies due to the significant number of CPT measurements.     

最近20年地震中场地液化现象的回顾与土体液化可能性的评价准则

回顾了1994年美国Northridge地震、1995年日本阪神地震、1999年土耳其Kocaeli地震、1999年台湾集集地震、2008年中国汶川地震、2010年智利Maule地震、2010～2011新西兰Darfield地震及余震、2011年东日本地震中大量的、不同类型的液化实例调查与研究,发现这些地震的液化具有以下特点：（1）罕见的特大地震（Mw9.0）使远离震中300～400 km的新近人工填土发生严重的大规模液化;（2）特大地震（Ms8.0、Mw8.8）使远离震中的低烈度Ⅴ～Ⅵ度地区发生严重液化;（3）海岸、河岸附近地区的新近沉积冲积、湖积土,填筑时间不到50年的含细粒、砂砾人工填土,容易发生严重液化;（4）天然的砂砾土层液化发生严重液化;（5）发生了深达20 m的土层液化现象;（6）松散土层液化后可以恢复到震前状态并再次发生液化;（7）高细粒（粒径≤75 ?m）含量≥50%或高黏粒（粒径≤5 ?m）含量≥25%的低-中塑性土严重液化,对介于类砂土与类黏土之间的过渡性态土,有时地表未见液化现象;（8）液化土层的深度较深或厚度较小时,容易出现地面裂缝而无喷砂现象;有较厚的上覆非液化土层时,场地液化不一定伴随地表破坏。液化实例证明,第四系晚更新世Q3地层可以发生严重液化;黏粒含量不是评价细粒土液化可能性的一个可靠指标;低液限、高含水率的细粒土易发生液化,采用塑性指数PI、含水率wc与液限LL之比作为细粒土液化可能性评价的指标是适宜的。综合Boulanger和Idriss、Bray和Sincio、Seed和Cetin等的液化实例调查与室内试验研究成果,建议细粒土液化可能性的评价准则如下：PI ＜12且wc/LL＞0.85的土为易液化土,12＜PI≤20和/wc/LL≥0.80的土为可液化土;PI ＞20或wc/LL＜0.80的土为不液化土。     

上海地区土体灵敏度的研究

介绍了土体灵敏度的概念 ,提出了用单桥静力触探和双桥静力触探测定的侧摩阻力的比值来确定土体灵敏度的方法。在大量试验数据的基础上 ,对用几种不同方法测定的上海地区浅部各土层土体灵敏度进行了统计分析 ,给出了各土层灵敏度的推荐值。     

上海地区土体抗剪强度与静力触探比贯入阻力相关关系研究

基于上海地区19个工程共201组数据,通过黏土、粉质黏土和粉砂在上海地区土层中的分布,比贯入阻力Ps,室内固结快剪试验黏聚力cu和摩擦角?u,孔隙比e,塑性指数Ip沿土层深度的变化,分析得到3种土类的抗剪强度与比贯入阻力的相关关系,并总结了国内软土地区土体抗剪强度与静力触探比贯入阻力之间的相关关系。本文得到黏土的相关关系与以往的经验公式相近,同时给出了原位土层粉质黏土和粉砂的相关关系。区别不同土类使得相关关系可用性提高,在工程应用中更加合理。根据本文相关关系,通过静力触探比贯入阻力可以得到不同土层的抗剪强度值,进而应用于基坑稳定计算。本文研究的结果可以应用于海相沉积土的勘察和工程设计工作。     

Arbitrary Lagrangian Eulerian based finite element analysis of cone penetration in soft clay

This paper presents a numerical model for the analysis of cone penetration in soft clay based on the finite element method. The constitutive behaviour of the soil is modelled by modifying an elastic, perfectly-plastic soil model obeying Von-Mises yield criterion to take into account the strain-softening, rate dependent behaviour of soft clay. Since this is a problem involving large soil deformations, the analysis is carried out using an Arbitrary Lagrangian Eulerian method where the quality of the mesh is preserved during penetration. The variation of cone resistance is examined with various parameters such as rigidity index of the soil, in situ stress anisotropy and roughness at the cone–soil interface, which influence the penetration resistance of the cone. A theoretical correlation has been developed incorporating these parameters and the results have been compared with previous correlations based on the cavity expansion theory, finite element method and strain path method. With the increase in strain-softening, relative brittleness of the soil increases and the penetration resistance is significantly reduced. With the rising strain-rate dependency, penetration resistance increases but this increase is independent of the degree of brittleness of the soil.