国内外抗震规范液化判别方法的应用实例

近几十年来，世界各地地震频发，如1964年日本新潟地震和美国阿拉斯加地震、2008年中国汶川地震、2010～2011新西兰Darfield地震、2011年东日本地震等，地震通常都导致严重的灾害，其中由地震引起的地基液化导致地面喷水冒砂、路面下沉开裂、岸堤滑塌等具有巨大的破坏性。因此，理清砂土液化机理、有关参数并准确判别地基液化至关重要，而液化判别方法的可靠性和合理性对工程结构的地震安全和造价影响很大。本文介绍国内外不同抗震规范对砂土液化的判别方法，并在某填海工程护岸地基上进行应用，分析不同规范判别方法的适用性和可靠性。

如表1所示，样本中糖尿病患者年龄以60岁～75岁为主；农村户口患者以小学程度为主，城市户口患者以初中及以上教育程度居多；从医疗保险的参保情况来看，重庆城乡合作医疗保险已成为农村户口患者的主要医疗保障制度。

1. 国外规范液化判别方法

1.1 美国NCEER建议的简化判别法

1.1.1 NCEER法：美国ASCE/SEI7-05推荐参考美国国家地震工程研究中心（NCEER）关于砂土液化研究成果，计算步骤简介如下：

（1）地震循环应力比CSR

在具体的文本中，这些戏拟途径可能是并存的，当然也可能以某一种或某几种为主。《爵士乐》的文本主要是戏拟了经典的文体和叙事模式，具体地说也就是《爵士乐》戏拟了侦探小说的模式，传统的线性叙事模式和传统大团圆的结局。

式中：为地震引起的循环剪应力；为地面最大加速度；g为重力加速度；为计算深度处上覆总压力；为计算深度处上覆有效压力；γd为应力折减系数，根据深度z由式（2）估算；MSF为震级比例系数，即将其他震级产生的应力比转化为相当于7.5级地震应力比的相关系数，按表1取值。

表1 震级比例系数MSF

5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 MSF 2.20～2.80 1.76～2.10 1.44～1.60 1.19～1.25 1 0.84 0.72 Mw

图1 以修正标准贯入锤击数N1为指标的液化判别曲线

1.1.2 地基抗液化强度CRR

NCEER推荐CRR与修正标准锤击数N1的关系曲线表示CRR基准曲线，划分液化场地与不液化场地，用于对震级Mw约为7.5级地震时的砂土进行液化判别。图1中细粒（＜0.075mm的颗粒）含量小于5%的分界线为纯砂土基本曲线，曲线函数关系如下：

上式适用于的情况。对于时，可归为不液化。为将上覆有效压力、锤击能力转化率分别调整为100kPa、60%时的标贯击数修正值。

土狼王愤怒了。原本以为的一击必杀，却被这只看似弱小的猎物顽强地抗了下来，它一定觉得这是对它狼王尊严的蔑视和侮辱。于是，它发出一声嘶吼，猛地摇头晃身，甩脱了对方的双手，凭借自身巨大的力量优势，一口撞向身下猎物的颈子。

病原菌一般经气孔或伤口侵入，侵入后在适宜条件下，叶片上一般3～6天，果实上一般5～7天，即可发病，叶片表皮的损坏、叶毛擦伤以及细胞间充水过多都能加重病情。高温高湿，多雨天气或暴风雨过后易流行。连作田、低洼地、土质黏重、田间积水、窝风或缺肥、植株生长不良的地块发病重。病菌发育的最低温度为5℃，最高温度为40℃，最适温度为27～30℃，在59℃条件下，经10分钟可致病菌死亡。据调查，大田内有10%的植株发病，只要温湿度适宜，就可传染到整个地块以至造成流行。

1.1.3 标准贯入锤击数修正

对实测标准贯入锤击数 mN进行修正并用N1(60)表示：

式中， CN为上覆有效压力修正系数； CE为锤击能量效率比修正系数；为钻孔直径修正系数； CS为取样方法修正系数。本文根据 CE、 CB、 CS钻孔情况均取1.0。

式中， P a ≈ 1 00kPa， C的取值建议不超过1.7。当时，由于修正系数 CN的计算公式不同研究者得出结论差别较大，NCEER未给出推荐公式。

砂土抗液化强度随着细粒（＜0.075mm）含量的增加提高明显，为考虑其影响对细粒砂土的 (60)值进行修正，修正公式为：

表4所示为各方法优化结果的比较，序列采样方法(EGRA方法、IBS方法、LAS方法和本文方法)采用样本集大小为9的继承拉丁超立方采样(以初始设计点为继承点)。可以看出，相比于一次采样方法(LHS方法)，序列采样方法所需样本点更少、求解精度更高。其中，本文方法调用样本数最少(12)，相对误差最小(4×10-4)，且最优解处的可靠度值(3.001)更接近目标可靠度(3)，从而显示了其准确性与高效性。

式中：α，β为细粒含量FC影响的修正系数，按下式取值：

1.1.4 计算抗液化安全系数

最后通过式（9）计算地基抗液化安全系数FS判定地基液化情况，FS≥1时不液化，FS＜1时液化。

1.2 日本《道路桥示方书.同解说 V耐震设计篇》

日本道路桥梁规范首先土层进行初判，并对五种地区（A1、A2、B1、B2、C）在不同地震（1级、2级I类和2级II类）下的液化可能性进行判别，具体步骤如下：

（1）必须进行液化判别的土层。属于冲积层的砂土层且满足以下3个条件：①距离地面20m以内，地下水位距离地面小于10m的饱和土层；②细颗粒含量FC小于35%，或者FC大于35%但塑性指数Ip小于15的土层；③平均粒径D50小于10mm，并且D10小于1mm。

（2）按下式进行液化判定，≥1时不液化， ＜1时液化。

式中，R为动剪应力比，L为地震剪应力比。

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表2 地震动特性修正系数

地震Cw 1级 - 1.0 I类1.0 0.2级L II类R≤3.3 0.67 R+ 0.1 0.4 L RL＜ ≤2.0 0.4 LR＜

表3 液化判定水平地震烈度标准值

1级地震 2级地震I类 II类I类地基 0.12 0.50 0.80 II类地基 0.15 0.45 0.70 III类地基 0.18 0.40 0.60 vσ

表4 地基分类

地基种类 I类 II类 III类地基特性值TG TG＜0.2 0.2≤TG ＜0.6 0.6≤TG

动剪应力比R按下式计算：

N为标准贯入试验击数，N1为换算为有效上覆压力100kN/m2时的N值，FC为细颗粒含量百分率（%）（粒径0.075mm以下颗粒通过质量百分率），为标准贯入试验深度的有效上覆压力，为细颗粒含量对N值的修正系数，为考虑粒径影响的修正N值。

地震剪应力比L按下式计算：

为地震时剪应力比在深度方向的折减系数， =1-0.015z，z为地表面以下深度；K h gL为地面的设计水平地震烈度；为计算深度处上覆总压力；'为计算深度处上覆有效压力。

为地区修正系数，对于每级地震按规范分地区选取， 表示1级地震系数（0.7，0.85，1.0），表示2级I类地震系数（0.8，1.0，1.2），表示2级II类地震系数（0.7，0.85，1.0）。详见表3。

分析2011年7月至2017年9月在温州医科大学附属眼视光医院行眼球摘除、眼内容物剜除、眶内容物剜除术患者的临床资料，共676例（676眼），其中男437例，女239例，321只右眼，355只左眼；年龄7个月～90岁[（46.9±20.1）岁]。在676例患者中眼球摘除230例，占34.0%；眼内容物剜除426例，占63.0%；眶内容物剜除20例，占3.0%。

1级地震为较为普遍地震，2级地震发生频率较低，分为I类和II类，其中：I类为板块边界大型地震；II类为内陆直下型地震。地基分类按照土层厚度和剪切波速分为I、II、III类。

2．国内抗震规范液化判别法

我国《水运工程抗震设计规范》进行地震状态土层液化判别时采用初判和复判，初判采用黏粒含量百分率、地质年代、地下水位深度和上覆非液化土层厚度4个指标，复判采用标准贯入试验法。当土体满足初判条件之一时，即认为不液化，并不再进行液化判定。

初判条件：文献中第4.2.1～4.2.3节详细规定初判条件，在此不再赘述。化土。

3．国内外抗震规范液化判别方法比较

砂土液化的过程较为复杂，其影响因素主要有土层性质、初始应力、动荷载及排水性能等。现阶段，国内外进行砂土液化判别的方法主要分为两类：第一类是通过地震现场调查总结的经验分析法，该方法是通过对场地（包括液化和非液化场地）震害进行调查并总结判别公式，我国规范法即属于此类。第二类是通过现场或室内的土体试验分析法，该方法以试验确定土体量化参数来准确判定液化，Seed简化法即属于此类。

我国规范作为经验分析法，考虑了土层的土体性质、埋深和动荷载对土层液化的影响，考虑液化影响因素较为全面。Seed简化法为试验分析法，考虑了地震震级、土容重、相对密度、地面峰值加速度和埋深等液化影响因素，根据室内试验模拟土体的应力条件，以确定饱和砂土的抗液化强度，体现了液化的机理。

分娩是产妇必经的生理过程，但初产妇缺乏分娩的经验，极易产生焦虑、恐惧、抑郁等不良心理情绪，最终影响到妊娠结局，甚至危及母婴安全[1-2]。本文主要就中医情志护理对改善初产妇产后心理状态的临床效果进行研究，并作如下总结：

Seed简化法主要考虑的的参数有砂土埋深H，细砂含量Fc，黏粒含量Mc，地下水埋深h，上覆土总应力上覆土有效应力'，标准贯入锤击数N，地震加速度等，我国规范对其中的则是间接考虑，未直接体现在计算公式中。

4．工程实例

海口市某填海工程位于8度地震区域（amax=0.3g,设计地震第一组），相当震级6级，土质为粉细沙、中粗砂，其天然重度分别为γ1=18KN/m3，γ2=19KN/m3，水下容重分别为γ1’=8KN/m3，γ2’=9KN/m3，场地位于水下底标高-8m。由于为砂土层，取黏粒含量Mc=3%计算，细粒含量FC=13%。

本例考虑工程建设前的情况，若工程建设后土层埋深和地下水位发生较大改变，应以改变后的标准贯入击数和各项参数进行计算。场地的液化判别计算结果见表5。

以深度z=2.45m时的情况为例进行计算。

表5 各国规范判别结果对比

地下水位dw/m标贯深度z/m实测击数Nspt/击液化判定美国NCEER 日本道路桥 我国水运2.45 6是是是4.25 9否否是6.15 13否否是7.95 18否否是9.95 21否否是11.95 25否否是0

表6

（KN/m2） amax/g 细粒含量(%)计算结果 2.45 6 46.6 22.1 0.3 13.0项目 rd MSF CSR CN N1 α计算结果 1.0 1.93 0.21 1.7 10.2 1.9项目 β N1,CS CRR Fs 液化判定计算结果 1.0 12.5 0.14 0.6 液化项目 标贯点底深（m）Ni（击）vσvσ'（KN/m2）

表7

（KN/m2） g（gal）计算结果 2.45 6 11 46.6 22.1 980项目 细粒含量(%) Cw CFC Na RL R计算结果 13.0 1.0 1.1 12.44 0.24 0.24项目 rd KhgL0 Cz KhgL L FL 液化判定计算结果 0.96 0.15 1.0 0.15 0.31 0.79 液化项目 标贯点底深（m）Ni（击）N1（击）vσvσ'（KN/m2）

（1）按美国N C E E R法（取MSF=1.93）判别，计算结果如表6。

（2）按日本道路桥规范方法判别，按1级地震取Cz=1.0，地基为II类，计算结果表7。

（3）按照我国《水运工程抗震设计规范》的方法判别

经过治疗和护理,全部患者均顺利完成手术,没有出现中转开放手术的病例,患者的平均手术时间是55分钟,平均出血量是40ml,术后2天能够下床活动,3天左右拔引流管,1周拔尿管,平均住院时间6天。术后6至12个月随访,患者肾积水症状减轻或消失,输尿管通畅。

计算结果表明，国外规范在基本原理一致的前提下，计算结果较为统一，国内规范在液化判别上较国外规范偏于保守。

食品质量可追溯制度是国际上一些发达国家通行的做法，是还消费者“查知权”“ 知情权”和“选择权”的有效途径。但在我国推行速度较慢，至今还没有全面实施。为快速提升我国农产品质量安全管理水平，全面管好其质量安全问题，让消费者放心，应该尽快而全面地建设水产品质量可追溯制度和管理体系，并同步实施水产品产地推出和市场准入制度。鉴于水产技术推广体系的网络优势、技术优势和联系基层、联系生产者和全覆盖的优势，水产品质量可追溯体系的源头应考虑建在水产技术推广体系内，通过水产技术推广体系进行养殖生产全过程、事关水产品质量安全的信息采集、处理和上传发布等。

5．结语

各国砂土液化判定方法仍在不断完善，计算结果尚有差异，对比国外规范考虑的因素，国内规范主要是结合以往地震总结的经验公式，很多液化因素的考量均是统计经验值，规范公式采用的液化因素较少，导致国内规范的应用范围受到限制，计算结果偏于保守，不利于工程精细化管理和节约造价，建议进一步研究考虑土层参数、地震参数等，使得液化判别方法更加精细。

参考文献：

[1]Youd T L,Idriss I M. et al. Liquefaction resistance of soils:summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on evaluation of liquefaction resistance of soils[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,ASCE,2001,127(8):817-833.

[2]ASCE/SEI 7-05 Minimum design loads for buildings and other structures[S].American Society of Civil Engineers(ASCE),2005.

[3]道路橋示方書·同解說Ⅰ.共通編[S].社団法人日本道路協会，2002

[4]道路橋示方書·同解說Ⅴ.耐震設計編[S].社団法人日本道路協会,2002

[5]中交水运规划设计院有限公司.JTS 146-2012水运工程抗震设计规范[S].北京:人民交通出版社,2012.