液化與基礎抗震設計詳細課件

第4

講液化與基礎抗震設計第4講液化與基礎抗震設計2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計2地基基礎抗震

>

天然地基的震害特點

高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質土在地震

中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結構的傾斜或破壞；

雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質松軟

且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結構開裂；

溝、坑、古河道、坡地辦挖半填等非勻質地基在地震

中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結構破壞。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計2地基基礎抗震>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計3地基基礎抗震

>

一般要求

同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土層上;

同一結構單元不宜部分采用天然地基而另外部分采用樁基；

地基有軟弱粘性土、可液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜

加強基礎的整體性和剛性；

根據(jù)具體情況，選擇對抗震有利的基礎類型，在抗震驗算時應盡量

考慮結構、基礎和地基的相互作用影響，使之能反映地基基礎在不

同階段上的工作狀態(tài)。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計3地基基礎抗震>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計4地基基礎抗震

>

抗震驗算范圍

砌體房屋；下列建筑可不進行天然地基及基礎的抗震承載力驗算：

地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：

(1)一般的單層廠房和單層空曠房屋；

(2)不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋；

(3)基礎荷載與(2)項相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房。

規(guī)范規(guī)定可不進行上部結構抗震驗算的建筑。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計4地基基礎抗震>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計5地基基礎抗震

>

天然地基基礎抗震驗算采用“擬靜力法”進行驗算。規(guī)范規(guī)定：基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下式要求：式中p----基礎底面平均壓力（kPa)pmax—基礎底面邊緣最大壓力(kPa)faE---地基土抗震允許承載力

高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎底面不宜出現(xiàn)拉應力；其它建筑，基礎底面與地基土之間零應力區(qū)面積不應超過基礎底面面積的15%。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計5地基基礎抗震>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計6地基基礎抗震

>

地基土抗震承載力地基抗震承載力在靜力設計承載力基礎上調(diào)整。調(diào)整的出發(fā)點：

地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時降低；

多數(shù)土在有限次的動載下，強度較靜載下稍高。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計6地基基礎抗震>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計7地基基礎抗震

>

地基土抗震承載力式中faE---調(diào)整后的地基抗震承載力設計值

---地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)fa---深寬修正后的地基承載力特征值，按《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007采用1.0淤泥，淤泥質土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土稍密的細、粉砂，的粘性土和粉土，可塑黃土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實和中密的細、粉砂，的粘性土和粉土，堅硬黃土1.5巖石，稍密的碎石土，密實的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土

巖土名稱和性狀地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)1.12023/8/1第4講液化與基礎抗震設計7地基基礎抗震>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計8場地土液化

>

液化現(xiàn)象

處于地下水位以下的飽和砂土和粉土的土顆粒結構受到地震作用時將趨于密實，使空隙水壓力急劇上升，而在地震作用的短暫時間內(nèi)，這種急劇上升的空隙水壓力來不及消散，使原有土顆粒通過接觸點傳遞的壓力減小，當有效壓力完全消失時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全失去抗剪強度而顯示出近于液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。液化的宏觀標志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計8場地土液化>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計9場地土液化

>

液化現(xiàn)象

唐山地震時，嚴重液化地區(qū)噴水高度可達8米，廠房沉降可達1米。天津地震時，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個噴水冒砂口成群出現(xiàn)，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可達5立方米。有時地面運動停止后，噴水現(xiàn)象可持續(xù)30分鐘。

液化的震害：噴水冒砂淹沒農(nóng)田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計9場地土液化>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計10場地土液化

>

液化危害液化使建筑物產(chǎn)生下列震害：

地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜；

不均勻沉降引起建筑物上部結構破壞，使梁板等水平構件及其節(jié)

點破壞，使墻體開裂和建筑物體形變化處開裂；

室內(nèi)地坪上鼓、開裂，設備基礎上浮或下沉。影響場地土液化的主要因素：

土層的地質年代；

土層的土粒的組成和密實程度；

砂土層埋置深度和地下水位深度；

地震烈度和地震持續(xù)時間。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計10場地土液化>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計11場地土液化

>

液化判別液化判別和處理的一般原則：

對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應進行

液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化

敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。

存在液化土層的地基，應根據(jù)建筑的抗震設防類別、地基的液化

等級結合具體情況采取相應的措施。2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計11場地土液化>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計12場地土液化

>

判別方法

對一般工程項目砂土或粉土液化判別及危害程度估計可按以下步驟進行：

初判

以地質年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。

（1）地質年代為第四紀晚更新世（Q3）及以前時，7、8度可判為不液化；

（2）當粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率在7、8和9度時分別大于10、13和16可判為不液化；2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計12場地土液化>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計13場地土液化

>

判別方法

（3）采用天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一時，可不考慮液化影響。---上覆非液化土層厚度（m)，計算時宜將淤泥和淤泥質土層扣除；---基礎埋置深度(m),不超過2m時采用2m；---地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi)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烈度飽和土類別2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計13場地土液化>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計14---上覆非液化土層厚度（m)；---基礎埋置深度(m)；---地下水位深度（m)；---液化土特征深度(m).上面判別式（db=2)亦可用下圖表示：db>2時，在du

、dw中減去（db-2)后再查圖確定。砂土1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)du(m)7度8度9度1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)粉土du(m)7度9度8度2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計14---上覆非液2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計15查液化土特征深度表例1圖示為某場地地基剖面圖。上覆非液化土層厚度du=5.5m，其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2m,該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別結論：需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計15查液化土特征深2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計16例1圖示為某場地地基剖面圖。上覆非液化土層厚度du=5.5m，其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2m,該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m解：按土層液化判別圖確定結論：需要考慮液化影響。1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土7度8度9度du=5.5mdw=6m2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計16例1圖示為某2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計17查液化土特征深度表解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別結論：不滿足判別式，需要進一步判別是否考慮液化影響。例2圖示為某場地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為沙土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2.5m,

該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計17查液化土特征深2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計18例2圖示為某場地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為沙土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2.5m,

該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m解：按土層液化判別圖確定結論：需要進一步判別是否考慮液化影響。1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土7度8度9度2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計18例2圖示為某2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計19場地土液化

>

判別方法

細判采用標準貫入試驗判別

鉆孔至試驗土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘，落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作N63.5，稱為標貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值Ncr比較來確定是否會液化。1---穿心錘；2---錘墊；3---觸探桿；4---貫入器頭5---出水孔；6---貫入器身；7---貫入器靴2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計19場地土液化>2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計20規(guī)范規(guī)定當飽和可液化土的標貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時，判為液化，否則判為不液化。---地下水位深度（m)---飽和土標準貫入試驗點深度（m)---液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值，按下表采用。---粘粒含量百分率，當小于3或是砂土時，均應取3。括號內(nèi)數(shù)值用于設計基本地震加速度為0.15和0.3g的地區(qū)12(15)---8（10)第二、三組1610(13)6（8）

第一組987設計地震分組烈度2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計20規(guī)范規(guī)定當飽和2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計21液化場地危害程度采用土層柱狀液化等級判定。---判別深度內(nèi)每一個鉆孔標準貫入試驗點總數(shù)；---分別為i點標準貫入錘擊數(shù)的實測值和臨界值，當實測值大于臨界值時取臨界值的取值；---第i點所代表的土層厚度（m)；---第i層考慮單位土層厚度的層位影響權系數(shù)。若判別深度為15m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于15m時應取零值,5—15m時應按線性內(nèi)插值法取值;若判別深度為20m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于20m時應取零值，5—20m時應按線性內(nèi)插值法取值。液化指數(shù)2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計21液化場地危害程2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計22液化場地危害程度由液化指數(shù)，按下表確定液化等級判別深度20m時的液化指標判別深度15m時的液化指標

嚴重

中等

輕微

液化等級液化等級與相應的震害液化等級

地面噴水冒砂情況

對建筑物的危害情況輕微地面無噴水冒砂，或僅在洼地、訶邊有零星的噴水冒砂點危害性小，一般不致引起明顯的震害中等噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴重均有，多數(shù)屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開裂，有時不均勻沉陷可達200mm嚴重一般噴水冒砂都很嚴重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于200mm，高重心結構可能產(chǎn)生不允許的傾斜2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計22液化場地危害程2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計23抗液化措施當液化土層較平坦、均勻時，可按下表選用抗液化措施地基和上部結構處理，或其它經(jīng)濟的措施可不采取措施可不采取措施丁類全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結構處理基礎和上部結構處理，或更高要求的措施基礎和上部結構處理，亦可不采取措施丙類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對地基和上部結構處理部分消除液化沉陷，或對地基和上部結構處理乙類嚴重中等輕微地基的液化等級建筑類別2023/8/1第4講液化與基礎抗震設計23抗液化措施當液2023/8/8第4講液化與基礎抗震設計24采用樁基時，樁端深入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度（不包括樁尖部分），應按計算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應小于0.5m，對其他非巖石尚不應小于1.5m；采用深基礎時，基礎底面埋入深度以下穩(wěn)定土層中的深度，不應小于0.5m；采用加密法（如振沖、振動加密、砂樁擠密、強夯等）加固時，應處理至液化深度下界，且處理后土層的標準貫入錘擊數(shù)的實測值不宜大于相應的臨界值m；挖除全部液化土層；采用加密法或換土法處理時，在基礎邊緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的1