轨道交通工程中砂土液化判别方法的研究.pdf

市政交通福建建设科技 轨道交通工程中砂土液化判别方法的研究钟富明(福州轨道交通设计院有限公司 福建福州)摘 要 轨道交通工程中现行的液化判别方法为含地震加速度、地震分组、地下水位深度、标准贯入点深度及黏粒含量等影响因子的经验判别法 弱化影响因子将同一地区内各影响因子简化为固定系数建立适用于地区的液化判别方法具有重要意义 本文利用现场标准贯入试验建立了临界标贯击数 与标准贯入点深度 的线性方程式 通过工程应用分析证明了该线性方程式在长乐地区的适用性可为在长乐地区开展的轨道交通工程勘察提供液化判别的方法参考关键词 液化判别标准贯入线性方程 :()()():作者简介:钟富明(.)男硕士研究生工程师现从事岩土工程勘察与设计工作 引言场地液化往往带来严重的后果如何更准确、便捷地判别液化一直是从业人员需要思考解决的问题 我国主要的液化判别方法有标准贯入法、静力触探法、剪切波速法等 当前轨道交通中现行的液化判别方法基于标准贯入法为含地震加速度、地震分组、地下水位深度、标准贯入点深度及黏粒含量等影响因子的一个液化判别式 该公式的提出基于经验法即根据我国历次地震对液化与非液化场地的考察基于人工神经网络模型和大量的液化和非液化现场观测数据得到极限状态时的液化强度比函数从而建立安全裕量方程目前的规范方法因为其模型是建立在全国不同地区历次地震场地内大量的观测数据上可对全国范围内任一震级、不同概率水平、不同地面加速度以及不同地下水位和埋深给出液化临界锤击数 然而我国幅员辽阔上述的数据量无法全面代表所有地区同时标准贯入锤击数基准值、调整系数 等为相对固定档位的取值在复杂或者过渡区域内的代表性仍值得探讨 那么研究适用于地区的液化判别方法使得判别结果贴合地区实际情况提高液化判别精度对优化投资造价推进工程的顺利建设具有重要意义当前国内许多学者以及行业专家已对标准贯入液化判别方法进行了许多研究 其中部分研究人员建立了福州地区闽江以及乌龙江两岸的液化判别函数表达式经工程实践检验具备较好的地区适用性 本文基于长乐地区福州市轨道交通 号线东调段工程(下简称“工程区”)上千组标准贯入试验成果将具有相同地震历史的同一地区内各影响因子简化为固定系数弱化影响因子的影响建立了长乐地区的饱和砂土液化判别线性方程式经实际工程应用检验取得了较好的液化判别准确度及效率具备较好的地区适用性 工程概况工程区地处福建省福州市长乐区沿线为冲海积 海陆交互相平原地貌单元场地内浅表大范围分布饱和砂土层类场地基本地震动峰值加速度值 为 基本地震动加速度反应谱特征周期 属 区对应的地震烈度为度设计地震分组为第三组 数据获取方法工程区数据获取采用标准贯入试验()法是用质量为 的重锤按照规定的落距()自由下落采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击并减少导向杆与锤间的摩阻力避免锤击时的偏心和侧向晃动保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度具体过程为将标准规格的贯入器先预打 不计击数再贯入 深度的锤击数为标贯的实际锤击数其中每贯入 记录一次锤击数将上述方法获得的锤击数值进行整理经核查后的数据用作工程区的分析 线性方程式的建立 可行性分析现行轨道交通工程中液化判别公式具体如下:()/()福建建设科技 市政交通式中:标准贯入锤击数基准值标准贯入锤击数临界值调整系数标准贯入点深度()地下水位深度()黏粒含量百分率其中标准贯入锤击数基准值 及调整系数 分别与设计基本地震加速度、设计地震分组有关对同一地区而言为固定数值而黏粒含量百分率 及地下水位深度 在同一地区一定范围内具有相似性 那么在同一地区一定范围内式()可进一步简化成 线性方程式该方程式中标准贯入锤击数临界值只和标准贯入点深度有关弱化了其他影响因子对液化判别的影响避免了固定档参数不连续问题将地区所具有的相近性质化为系数 和 在更贴合地区实际的同时进一步提高了液化判别准确度及判别效率 线性方程式的建立长乐地区地表以下 范围内分布的饱和砂土层主要有填细中砂、(含泥)粉砂、(含泥)细砂、(含泥)细中砂、(泥质)粉砂以及(含泥)中砂等结合地处长乐地区的福州市轨道交通 号线东调段工程通过获取场地内饱和砂土层上千组的标准贯入试验数据根据规范法式()进行液化判别并绘制标准贯入实测锤击数与标准贯入点深度关系图(其中实测锤击数大于经计算的临界锤击数时绘制为非液化点否则为液化点详见图)由于工程区线路较长跨度较大其结果可视为代表长乐区的一般情况经观察分析上述关系图可以发现液化点与非液化点具有较为明显的分界线 通过拟合分析计算可得到图中液化分界线的线性方程式为:()式中 为标准贯入锤击数临界值为标准贯入点深度根据式()当实测标准贯入锤击数值 大于标准贯入锤击数临界值 时判定为不液化反之则液化 工程应用分析为了进一步验证上述线性方程式的可行性及准确性选择同处长乐地区的福州至长乐机场城际铁路工程大鹤车辆段工程进行同向对比 该工程与前述工程具有相似的地震历史条件同时浅表也大量分布饱和砂土层其他工程条件也具有相似性 将该工程标准贯入试验获取的数据进行整理使用规范方法式()进行液化判别将判别结果作图同时将上文提出的液化分界线线性方程式()投影至同一图进行比较结果如图 图 长乐地区标准贯入实测锤击数与标准贯入点深度关系图图 大鹤车辆段标准贯入实测锤击数与标准贯入点深度关系图市政交通福建建设科技 经观察分析图 可以发现线性方程式()所确定的液化分界线在该工程中对液化点的判别吻合率可达到 对非液化点的判别吻合率约 不吻合的区域主要为地表以下 深度范围 通过对该深度内地层的进一步分析此深度范围内饱和砂层主要为填砂层其性质与填砂施工时的质量以及施工后固结时间长短有较大关系施工质量好、固结时间长标准贯入实测锤击数就高越趋向于不液化反之则趋向于液化 不同工程区填砂的性质并不像区域历史条件那样具有统一的相似性甚至同工程区不同区段都可能不同实际情况应再另外具体分析总的来说通过判别结果的对比分析上文提出的液化界线线性方程式应用于该工程液化判别具有较好的准确性及便捷性 因为具有相似的地质历史条件可以认为上述线性方程式应用于长乐地区饱和砂土液化判别也同样具备较好的准确性及便捷性 结语结合长乐地区的福州市轨道交通 号线东调段工程上千组的标准贯入试验成果建立了长乐地区液化分界线的线性方程式经福州至长乐机场城际铁路工程大鹤车辆段工程应用分析得出结论如下:()长 乐 地 区 饱 和 砂 土 液 化 判 别 方 程 式 为:()经工程实例验证线性方程式 在长乐地区饱和砂土判别液化方面具有较好的准确性及便捷性具备较好的适用性可以作为长乐地区工程勘察中液化判别的手段之一进行补充和参考参考文献中国建筑科学研究院.建筑抗震设计规范(年版):.北京:中国建筑工业出版社.中铁第四勘察设计院集团有限公司.铁路工程地质原位测试规程:.北京:中国铁道出版社.工程地质手册编委会.工程地质手册:第 版.北京:中国建筑工业出版社.林肈春.福州地区地基液化判别方法及其精度研究.山西建筑():.华丽晶.国内外基于标贯的砂土液化判别方法研究.铁道工程学报:.聂士诚胡惠华龚道平.基于 饱和砂土液化判别方法研究.路基工程():.昌志军马国富张家铭.基于 试验的砂土液化判别法应用.路基工程():(上接第 页)破坏情况发生后不得已的处理方法测点转移期间的沉降量仅是一种邻近测点变形的模拟量 对于可预先知道在整个观测时间内沉降观测点会破坏应布设两套沉降观测标志件以保证沉降观测数据的连续性为保证沉降观测资料的连续性预防测点不被破坏才是最为重要且行之有效的办法 本文项目中由于监测单位进场时施工单位已埋设好深埋式 型沉降观测标志因深埋式沉降观测标长期凸出于建筑物表面日常使用过程中易造成破坏此是导致后续测点数据需要进行连续性处理的原因之一 鉴于监测工作的测点埋设与保护的重要性为了便于观测及长期保存鼓励建筑物采用预埋隐藏式沉降观测标志 沉降观测时将活动杆件旋紧测毕取下由专人保管并盖好保护盖 这样既不影响建筑物的外观又起到保护标志的作用 隐藏式观测标志埋设时施工单位应与监测、建设、设计、施工单位等专业人员进行必要的沟通了解建筑外墙装饰方式和使用的材料提前考虑建筑外墙装饰后能够继续观测 施工单位应与监测单位配合完成埋设隐藏式沉降观测标志工作埋设前先查阅设计图纸了解建筑物外立面装饰材料安装厚度计算出沉降观测标志的埋设深度保证测点能露出外表面且能立尺观测对于已埋设深埋式 型沉降观测标志的建筑物监测项目可采取在沉降观测标志边安装不锈钢保护盒以免测点受扰动等情况的发生并做醒目测点标识标志协同施工方做好监测点的保护工作 结语本文详细阐述了建筑物沉降观测原理及沉降作业实施的流程并以某工程为实例针对监测过程中遇到的测点受破坏而导致测点转移的情况采取对新旧点间的高差常数值作书面记录的方式并提出相邻点位取值法及直线斜率法两种恢复沉降数据连续性的方法 数据连续性处理方法的选择依据建筑工程测点设置的实际情况确定 当转移点的邻近测点分布对称且规则或可推算其与邻近测点距离呈线性关系时优先选择直线斜率法对于测点分布离散无法推算距离规律的项目可取相邻点位取值法 同时鉴于沉降监测点的埋设不仅关乎观测的便利性还涉及点位保存的长期性监测相关方做好测点的埋设和保护工作是保证沉降观测数据连续性最行之有效的办法 本建筑物沉降观测项目的工程经验可以为类似项目提供一定的借鉴参考文献邱东炜丁克良黄鹤陈秀忠.变形监测技术与工程应用.武汉:武汉大学出版社:.陆永红.高层建筑物沉降观测数据连续性探讨.地理空间信息():.中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司.工程测量标准:.北京:中国计划出版社.江苏建盛工程质量检测有限公司.建筑物沉降观测方法:/.江苏.