液化土的判别与计算
一、判别依据
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010：
第4.3.1条：饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和处理，6度时，一般情况下可不进行判别与处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别与处理，7～9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别与处理。
第4.3.2条（本人加注：此属强制性条文）：地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。（注：本条饱和土液化判别不含黄土、粉质粘土）
第4.3.4条：当饱和粉土、或饱和砂土的初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面以下20m范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基和基础的抗震承载力验算的各类建筑可只判别地面以下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数N0（不经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应别为液化土。
【第4.2.1条：1本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑；2地基主要受力层[系指条形基础底面下深度3b（b为基础底面宽度）、独立基础下1.5b，且厚度不小于5m的范围]范围内不存在软弱粘性土层（指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kpa的土层）的建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋、2）砌体房屋、3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架—抗震墙房屋、4）基础荷载与“3）项”相当的多层框架房屋和多层混凝土抗震墙房屋】
二、判别方法
第4.3.3条：饱和粉土及饱和砂土的液化判别
1、地质年代为晚更新世（Q3）及以前的地层，7、8度时可判别为不液化。 2、粉土的粘粒（粒径<0.005㎜的颗粒）含量百分率：7度、8度和9度分别不小于10、13和16时可判别为不液化。
3、浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：
1）du>d0+db-2 2）dw> du +db-3
3）du+ dw>1.5d0+2db-4.5
式中 du--上覆非液化土层厚度（m），计算时宜将其内淤泥及淤泥质土层扣除；
，宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按 dw---地下水位深度（m）
近期内年最高水位采用；当区域地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。
，不超过2m时应采用2m； db---基础埋置深度（m）
d0---液化土特征深度（m），按下表采用：
土名 粉土 砂土 7度 6 7 8度 7 8 9度 8 9 1、标准贯入锤击数临界值Ncr
1）标准贯入锤击数临界值Ncr计算公式
液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr按下式［GB50011-2010第4.3.4条式（4.3.4）］计算： Ncr =N0β［ln(0.6 ds+1.5)-0.1 dw］3/pc
式中 N0---液化判别标准贯入锤击数基准值，可按下表取值： 设计地震基本加速度值（g） 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 标准贯入锤击数基准值N0 7 10 12 16 19 ds---饱和土标准贯入试验点深度（m）（取试验点的底界深度）； dW—地下水位深度（m）（取被计算孔的稳定水位深度）；
pc—粘粒百分率含量，当小于3或为砂土时取3（此时实际3/pc=1）， ※这里须注意一点，当不是砂土且不小于3时应按实际值代入计算； β—调整系数，设计地震分组为第一组，取0.80;第二组取0.95;第三组
取1.05。
2）当饱和土标准贯入锤击数Ni（不经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判别为液化土。
2、液化指数IiE
1）液化指数IiE计算公式
“IiE”计算公式见GB50011-2010-4.3.5式: nIlE ＝ ?[1-Ni/Ncri]diWi
i?1式中 n---判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数
Ni、NCri—分别为i点标准贯入锤击数的试验值与临界值，当实测值大
于临界值时应取临界值；当只须判别15m范围深度内的液化时，
15m以下的实测值可按临界值采用； di---i点所代表的土层厚度（m），可取与该标贯试验点相邻的上、下
两标贯试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位埋深，下界不深于液化深度；
Wi---i土层单位土层厚度的层位影响权函数值（单位为m-1），当该
层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应取0值，5～ 20m时应按线性内插法取值。
※：本人建议从小于5m至等于20m的线段平分为16段（从<5m、5ｍ、6ｍ……20ｍ），
则计求以下各中点深度Wi可按Wi=9.375-0.625(i-5)计算（结果按4舍5入取值,精确到0.01）, 式中i为计算层的中点深度,单位为m。
※： 这里必须注意:计算公式计算的IiE是每个钻孔各标准贯入试验点总数之和,即同时存在饱和粉土与饱和砂土时,应一并计算。
2）液化等级判别
液化等级与液性指数的对应关系表 液化等级 液性指数IiE 轻微 0
三、计算实例 1、实例资料 1）、资料表 土层名称 及序号 粉质粘土① 层底深度 （m） 3.25 标贯试验点底深ds （m） （1）1.30 （2）2.65 （3）3.75 粉 土② 6.15 （4）5.05 （5）6.10 粉 砂③ 圆 砾④ 8.20 17.20 （6）7.05 （7）8.10 锤击数N0 （击） 19 17 9 8 7 9 7 备注 注: 标贯试验点底深栏“（1）1.30”中”（1）”为试验点编号i.余同。Wi见液性指数计算一节。
2）、地下稳定水位埋深有两种情况:一是3.40m,二是1.95m；粉土②粘粒含量6～8%（平均值7.4%）；场地抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组。
2、计算与评价:
1）标准贯入锤击数临界值Ncr计算与判别 （1）己知水位埋深dw =3.40m，则0.1 dw=0.34； 按规范规定，液化判别标准贯入锤击数基准值N0=10; β=0.8.则N0β=8；粉土②中粘粒含量百分率平均7.4，其3/pc=0.637，粉砂③按规范规定取3%，其3/pc=1。分别代入后：粉土②的N0β3/pc=，Ncr =4.752［ln(0.6 ds+1.5)-0.34］；粉砂③的N0β3/pc=8，Ncr=8[ln(0.6 ds+1.5)-0.34] 计算标准贯入锤击数临界值Ncr。
N3：Ncr =5.096［ln(0.6 ×3.75+1.5)-0.34］=5.00
（2）己知水位埋深dw =1.95m，则0.1 dw=0.195；其他条件未变,分别代入
后：粉土②的Ncr =4.752［ln(0.6 ds+1.5)-0.195］；粉砂③的Ncr=8[ln(0.6 ds+1.5)-0.195] 计算标准贯入锤击数临界值Ncr。
N3：Ncr =5.096［ln(0.6 ×3.75+1.5)-0.195］=5.74
2）液性指数计算
（1）i点所代表的土层厚度di计算
根据资料表， i点所代表的土层厚度di计算成果如下： d3=（5.05+3.75）/2-3.40=1.00（m） 或 d3=（5.05+3.75）/2-3.25=1.15（m）
※注：前式取“3.40”是上界不高于地下水位埋深3.40m，后式取“3.25”
是水位高于本试验层上界（顶板）。
d4=［（6.10+5.05）/2-（5.05+3.75）/2］ =（6.10-3.75）/2 =1.175（m）
d5=6.15-（6.10+5.05）/2=0.575（m）
注：取“6.15”是下界不深于液化深度,d7处“8.20”情况相同。
d6=（8.10+7.05）/2-6.15=1.425（m） d7=8.20-（8.10+7.05）/2=0.625（m）
（2）i点所在土层的中点深度zi及对应层位影响权函数值计算
根据资料表，计算i点所在土层的中点深度zi（等于i点所在土层的的上界加i点所代表的土层厚度di的二分之一），并计算确定Wi的值：
Z3=3.40+ d3/2=3.90（m），W3=10 或 Z3=3.25+ d3/2=3.825（m），W3=10
Z4=3.75+ d4/2=3.75+1.175/2=4.338（m），W4=10 Z5=5.05+d5/2=5.05+0.575/2 =5.338（m），
W5=9.375-0.625×(5.338-5)=9.16 Z6=6.15+d6/2=6.15+1.425/2=6.863（m），
W6=9.375-0.625×(6.863-5)=8.21
Z7=7.05+d5/2=7.05+0.625/2=7.363（m）
W7=9.375-0.65×(7.363-5)=7.90
※ 以上计算表明:标准贯入试验i点所在土层的中点深度zi等于上一土层厚度底界深度加
上i点所在土层厚度的一半。
（1）地下水位埋深3.40m时: IiE=（１－9／11.25）×1.42５
×8.21+（１－7／12.08）×0.62５×7.90 =2.34+2.08
=4.42<6,轻微液化
（2）地下水位埋深1.95m时: IiE=（１－7／7.37）×0.５75
×9.16+（１－9／11.25）×1.42５×8.21+（１－7／12.08）×0.62５×7.90
=0.26+2.34+2.08 =4.68<6,轻微液化
（4）标准贯入锤击数临界值Ncr及液性指数计算成果 土层 粉 土 ② 粉砂③ 标贯底深dsi（m） 3.75 5.05 6.10 7.05 8.10 标贯击数（击） 9 8 7 9 7 5.00（5.74） 5.97（6.04） 6.63（7.37） 11.25（12.41） 11.08（13.24） 临界值Ncr i试点土层 i点土层中点深影响权函数值Wi 10 10 9.16 8.21 7.90 液化指数IiE 4.42（4.68） 厚度dhi（m） 度dzi（m） 1.15 1.175 0.575 1.05 0.625 3.825 4.338 5.338 6.725 7.363 注:上表中临界值Ncr与液化指数IiE两栏内黑色为地下水位埋深3.40m时计算结果，红色为水位195m时的结果。
3）场地水位埋深3.40m，略低于粉土②顶界，表明粉土②的大部分与其下粉砂③处于地下水位之下，属应进行液化判别的饱和土层。粘粒分析表明，粉土
②中含量百分率6～8（平均值7.4）小于规范规定抗震设防烈度7度场地所对应的“10”，初判地震时可能产生液化；经标准贯入试验判别法判别，粉土②的标准贯入锤击数N0（见资料表，未经杆长修正）大于液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr[见本节（4）标准贯入锤击数临界值Ncr及液性指数计算成果表]，为不液化土层；当地下水位埋深1.95m时,孔深6.10m处标准贯入锤击数N0小于液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr,为液化土;（两种水位条件下）粉砂③的标准贯入锤击数N0小于液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr[见本节（4）标准贯入锤击数临界值Ncr及液性指数计算成果表]，为液化土层。液性指数IiE=4.42（4.68），液化等级轻微。
饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算
