標(biāo)貫擊數(shù)液化判別方法的比較①

劉啟旺1，2， 楊玉生1，2， 劉小生1，2， 趙劍明1，2

(1.中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；

2 水利部水工程建設(shè)與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 10048)

摘要：依據(jù)標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行液化判別的方法，國外以NCEER推薦方法(改進(jìn)Seed法)為代表，國內(nèi)以《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50487-2008)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)為代表。NCEER方法與國內(nèi)規(guī)范方法所依據(jù)的地震液化現(xiàn)場調(diào)查資料不同，采用的液化判據(jù)、反映震級影響的方法和考慮黏粒含量影響的方法也不同。將NCEER方法以液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)與深度的變化曲線表示，并將其與國內(nèi)規(guī)范方法確定的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)隨深度的變化曲線進(jìn)行比較。結(jié)果表明，在相同烈度下：近震時，國內(nèi)規(guī)范方法偏于安全；遠(yuǎn)震時，對于7.5級以下地震，國內(nèi)規(guī)范方法偏于安全；對于7.5～8.5級地震， 在一定加速度(烈度)下，NCEER方法與國內(nèi)規(guī)范方法計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)接近，某些加速度(烈度)下NCEER方法偏于安全，某些加速度(烈度)下國內(nèi)規(guī)范方法偏于安全。研究成果可為《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的修訂提供參考。

關(guān)鍵詞：砂土液化； 判別方法； 臨界標(biāo)貫擊數(shù)

收稿日期：①2014-08-20

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃暨973 計(jì)劃課題(2013CB036404)；國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(51209234)；中國水科院優(yōu)秀青年科研專項(xiàng)(GE0145B102014)

作者簡介：劉啟旺(1962-)，男，高工，主要從事土石壩和地基抗震研究工作。E-mail：liuqw@iwhr.com。

中圖分類號:TU433文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2015.03.0794

Comparison of Standard Penetration Test (SPT) Methods for

Evaluating Seismic Liquefaction Potential

LIU Qi-wang1，2， YANG Yu-sheng1，2， LIU Xiao-sheng1，2， ZHAO Jian-ming1，2

(1.StateKeyLaboratoryofSimulationandRegulationofWaterCycleinRiverBasin，ChinaInstitute

ofWaterResourcesandHydropowerResearch，Beijing100048，China；

2.KeyLaboratoryonConstructionandSecurityofWaterProjectsofMinistryofWaterResources，Beijing100048，China)

Abstract：For the standard penetration test (SPT) method for evaluating seismic liquefaction potential，the liquefaction potential evaluation method recommended by the National Center for Earthquake Engineering Research (NCEER) is typically applied abroad；however，methods recommended by the code for geological investigation of water resources and hydropower engineering (GB50487-2008) and that for seismic design of buildings (GB50011-2010) are used domestically.These methods different in the following aspects：(1) earthquake liquefaction field investigation data；(2) liquefaction criterion；(3) method for reflecting the influence of earthquake magnitude；and (4) method for considering the influence of fines content.In this paper，the method recommended by NCEER is expressed by the curve of critical liquefaction blow count versus depth；a comparison is made between this curve and that determined by domestic methods.Under the same intensity，domestic methods tend to be safe for near earthquakes and distant earthquake with magnitude less than 7.5.For earthquakes with magnitudes of 7.5～8.5，critical liquefaction blow counts calculated by using the NCEER method are close to that calculated by domestic methods under specific acceleration，which tends to be safe depending on the specific acceleration.For distant earthquakes (design earthquake group 2)，under the magnitude of M=8.0 and seismic intensity of Ⅶ and Ⅸ，the critical liquefaction blow counts calculated by the different methods are very close；under the intensity of Ⅷ，the NCEER method tends to be safe.For distant earthquakes (design earthquake group 3)，the domestic methods tend to be safe with magnitude not more than 8.0.With the magnitude of M=8.5 and acceleration amax =0.3g，the critical liquefaction blow counts calculated by the different methods are close.The NCEER method tends to be safe with acceleration less than 0.3g，whereas the domestic methods tend to be safe with that more than 0.3g.For domestic methods，under distant earthquakes (design earthquake group 2)，the critical liquefaction blow counts calculated by the different methods are close with a difference of less than 2.5 blow counts.The method used in the code for seismic design of buildings (GB50011-2010) tends to be safe with acceleration not less than 0.3g.The above research results can provide a reference for code revision of the aseismic design of hydraulic structures.

Key words： sand liquefaction； evaluation method； critical SPT blow counts

0研究背景

1964年日本新瀉地震和美國阿拉斯加地震發(fā)生了大量由于砂土液化而導(dǎo)致的嚴(yán)重震害，引起了工程界的普遍重視。此后有關(guān)土的動力液化特性，土體地震液化判別方法和地基抗液化處理措施成為學(xué)術(shù)界和工程界的重要研究課題。在土體地震液化判別方面，經(jīng)過長期的改進(jìn)和完善，基于地震液化調(diào)查資料建立的液化判別經(jīng)驗(yàn)方法已經(jīng)比較成熟，在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在國外以Seed簡化法為代表，國內(nèi)以《水利水工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50487-2008)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)方法為典型代表。

1971年Seed[1]提出了判別砂土液化的簡化方法，Seed等[2-4]相繼對該法進(jìn)行了改進(jìn)和完善；1985年美國國家研究委員會組織召集36位著名專家組成工作小組，提交了一份改進(jìn)Seed簡化方法的報告[5]，此后該法逐漸成為北美和世界上許多地區(qū)進(jìn)行砂性土液化判別的標(biāo)準(zhǔn)方法；1996年美國國家地震工程研究中心(NCEER)組織專家組對之前10余年的液化判別研究成果和資料進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，進(jìn)一步對Seed簡化法進(jìn)行了改進(jìn)和完善[6]。

在我國邢臺地震(1966年)年和通海地震(1970年)砂土震害調(diào)查資料基礎(chǔ)上，《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(TJ11-74)首次在國內(nèi)規(guī)范中給出了采用標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行砂土液化的判別，后來又進(jìn)一步根據(jù)1975年海城地震和1976年唐山地震砂土和粉土地震液化的調(diào)查資料，對判別式進(jìn)行修改，并將規(guī)范更名為《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ11-89)。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)進(jìn)一步對15～20 m深度的液化判別問題作出了具體的延伸的規(guī)定，即15～20 m深度范圍內(nèi)仍按15 m深度處的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行判別?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)又依據(jù)我國學(xué)者采用概率液化判別的研究成果，并考慮規(guī)范的延續(xù)性，以對數(shù)曲線的形式表達(dá)液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)隨深度的變化。我國《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50487-2008)中液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)隨深度的變化在5～15 m之間，與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)相同，當(dāng)深度小于5 m時采用5 m處的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)。

Seed[3]曾將Seed簡化法與《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(TJ11-74)方法進(jìn)行過比較，結(jié)果顯示7.5級地震時兩者確定的抗液化強(qiáng)度比CRR與標(biāo)貫擊數(shù)關(guān)系曲線十分一致?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)中，以Ⅷ度區(qū)(峰值加速度為0.2g)為例對Seed簡化法和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)計(jì)算確定的液化臨界擊數(shù)隨深度變化進(jìn)行過比較研究。結(jié)果表明：設(shè)計(jì)地震1組(近震)時，在12 m深度內(nèi)兩者液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)較接近，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)給出的比較圖中的比例量測換算可知，在12～20 m深度范圍內(nèi)，兩者液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)最大相差約3.3擊，《建規(guī)》偏于安全；設(shè)計(jì)地震第2、第3組(遠(yuǎn)震)時，在13 m以內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)最大相差1.8擊，在13～20 m深度范圍內(nèi)最大相差6.2擊。隨著新的震害資料的補(bǔ)充和新的研究成果的積累，不同的方法都有了新的發(fā)展，并進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。如NCEER對Seed簡化法計(jì)算中的應(yīng)力折減系數(shù)γd、標(biāo)貫基數(shù)較小時純凈砂的抗液化強(qiáng)度比基準(zhǔn)線CRR7.5、上覆有效應(yīng)力歸一系數(shù)CN、震級比例系數(shù)MSF等進(jìn)行了調(diào)整，并增加考慮上覆有效應(yīng)力對抗液化強(qiáng)度比的影響的修正。但已有的研究中沒有全面考慮各方法最新調(diào)整的因素，還未對調(diào)整后的方法進(jìn)行過全面的對比分析。因此，有必要對采用調(diào)整后的方法判別砂土地震液化的安全性進(jìn)行比較研究。

2008年汶川“5·12”大地震之后，水利部組織相關(guān)科研院所進(jìn)行《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》的修訂工作。為了給“場地和地基”的修訂提供參考，結(jié)合水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院主持的《高土石壩抗震性能及抗震安全研究》課題，將NCEER推薦的標(biāo)貫擊數(shù)液化判別方法與國內(nèi)規(guī)范方法進(jìn)行系統(tǒng)的對比研究。研究中對依據(jù)不同方法確定的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)隨深度的變化曲線進(jìn)行比較，給出不同方法應(yīng)用于液化判別時的安全性評價。本文僅給出有關(guān)純凈砂的研究及結(jié)果，考慮細(xì)粒(<0.074 mm)含量或黏粒(<0.05 mm)含量影響的比較結(jié)果將另文闡述。

1方法概述

1.1NCEER推薦方法[6]

NCEER推薦方法采用下式判別液化

式中，CSR為地震引起的水平剪應(yīng)力比；CRR為可液化土層的抗液化強(qiáng)度比。

水平剪應(yīng)力比CSR采用下式計(jì)算：

NCEER對計(jì)算γd的方法進(jìn)行了修正，對于一般工程，γd值建議采用：

rd=1.0-0.007 65zforz≤9.15m

抗液化強(qiáng)度比可采用室內(nèi)原狀樣試驗(yàn)方法或現(xiàn)場試驗(yàn)方法確定，工程實(shí)踐中主要采用現(xiàn)場原位試驗(yàn)方法。NCEER推薦采用圖1所示曲線確定抗液化強(qiáng)度比。NCEER對純凈砂在標(biāo)貫擊數(shù)較小時對應(yīng)的抗液化強(qiáng)度比CRR曲線進(jìn)行了調(diào)整(圖1中坐標(biāo)原點(diǎn)附近的虛線)。

對于一般工程，為便于編程，圖1中純凈砂對應(yīng)的抗液化強(qiáng)度比CRR7.5可采用下式表示：

式(4)適用于(N1)60<30的情況，對(N1)60≥30的純凈砂視為不液化土。

圖1　抗液化剪應(yīng)力比與修正標(biāo)貫擊數(shù)的關(guān)系(震級M=7.5) [6] Fig.1　Relationship between the shear stress ratio and corrected blow count (M=7.5)

圖1還給出了考慮細(xì)粒(<0.074 mm)含量FC對抗液化剪應(yīng)力比與修正標(biāo)貫擊數(shù)關(guān)系曲線的影響。為便于編程計(jì)算，采用式(5)來計(jì)算不同細(xì)粒含量時，對試驗(yàn)標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行修正后得到等效潔凈砂的標(biāo)貫擊數(shù)，以考慮細(xì)粒含量的影響。

式中：α、β的值按細(xì)粒含量FC來確定。當(dāng)FC≤5%時，α=0，β=1.0；當(dāng)FC≥35%時，α=5.0，β=1.2；當(dāng)5%

除細(xì)粒含量和級配特征影響標(biāo)貫擊數(shù)(N1)60外，標(biāo)貫測試系統(tǒng)參數(shù)和上覆有效應(yīng)力對(N1)60也有影響，采用下式校正:

式中：Nm為實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)；CN為上覆有效應(yīng)力歸一系數(shù)；CE為擊錘能量修正系數(shù)；CB為鉆孔直徑修正系數(shù)；CR為鉆桿長度修正系數(shù)；CS為護(hù)壁校正系數(shù)。

式中：CRR7.5為抗液化強(qiáng)度比，由圖1或式(4)確定；MSF為震級比例系數(shù)，當(dāng)M<7.5時，MSF的下限采用式(11)計(jì)算，上限采用式(12)計(jì)算，當(dāng)MW>7.5時，采用式(11)計(jì)算MSF；Kσ為上覆應(yīng)力校正系數(shù)；f為與場地條件(包括相對密度、應(yīng)力歷史、沉積年代和超固結(jié)比等)有關(guān)的指數(shù)，f的取值見表1。

表1　不同相對密度對應(yīng)的 f值 [6]

1.2國內(nèi)規(guī)范的方法

我國規(guī)范采用下式判別液化

式中：N為實(shí)測標(biāo)貫擊數(shù)；Ncr為液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)。

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)(下文簡稱《建規(guī)》)采用下式計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)：

傳統(tǒng)游戲很有趣，但是面對快速發(fā)展的社會，幼兒更加愿意接受新事物。幼兒教師本來在年齡上與幼兒就有很大的距離，為了近距離和幼兒的心靈接觸，就要在保持一顆童心的基礎(chǔ)上與時俱進(jìn)，這樣才會更容易被幼兒所接受和信任。教學(xué)中我們要根據(jù)教學(xué)大綱開發(fā)具有時代特征的游戲。

式中：Ncr為液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；N0為液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值；ds為飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度(m)；dw為地下水位(m)；ρc為黏粒含量百分率，當(dāng)小于3%或?yàn)樯巴習(xí)r應(yīng)采用3%；β為調(diào)整系數(shù)，設(shè)計(jì)地震第一組取0.80，第二組取0.95，第三組取1.05。

《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50487-2008)(下文簡稱《水規(guī)》)采用下式計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)

式中：ρc為土的黏粒含量質(zhì)量百分率(%)，當(dāng)ρc<3%時，ρc取3%；N0為液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值；ds為當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)在地面以下5 m以內(nèi)的深度時，應(yīng)采用5 m計(jì)算。

式(16)適用于15 m以內(nèi)，對于15～20 m之間，在實(shí)用中通常采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)建議的公式：

1.3NCEER方法與國內(nèi)規(guī)范方法的差異

《水規(guī)》和《建規(guī)》方法與NCEER方法所依據(jù)的地震液化現(xiàn)場調(diào)查資料不同，包括地震動強(qiáng)度、地表峰值加速度、發(fā)生液化的深度和土性條件等均有差異。此外，采用的液化判據(jù)、反映震級影響的方法和考慮細(xì)粒(黏粒)含量影響的方法也不相同。要對二者進(jìn)行比較分析，應(yīng)將液化判據(jù)統(tǒng)一到相同的表現(xiàn)形式，并且要確定震級、烈度與地震分組的大致對應(yīng)關(guān)系。

1.3.1液化判別的思路

1.3.2反映震級影響的方法

在地表峰值加速度(烈度)相同的條件下，較大震級、較遠(yuǎn)震中距的地震(遠(yuǎn)震)的影響與較小震級、較近震中距的地震(近震)的影響相比，盡管地面峰值加速度可能比較接近，但在頻率成分和持續(xù)時間上會有較大差異。遠(yuǎn)震的低頻率成分豐富，持續(xù)時間長，近震高頻成分相對豐富，持續(xù)時間短。對于一般的覆蓋層地基，在地震導(dǎo)致液化方面，遠(yuǎn)震的作用明顯大于近震。

在相同地表峰值加速度(烈度)下，《水規(guī)》以近震和遠(yuǎn)震來反映震級和震中距對液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的影響，《建規(guī)》以設(shè)計(jì)地震分組來反映震級和震中距對液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的影響，NCEER方法則采用震級比例系數(shù)來反映不同震級對液化臨界曲線的影響?！督ㄒ?guī)》中的“設(shè)計(jì)地震1組”對應(yīng)于《水規(guī)》中的“近震”，《建規(guī)》中的“設(shè)計(jì)地震2組”大致與《水規(guī)》中的“遠(yuǎn)震”對應(yīng)。因此，要將NCEER方法和國內(nèi)規(guī)范方法進(jìn)行對比，需要確定震級、烈度與地震分組的大致對應(yīng)關(guān)系。

2以深度與液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)關(guān)系表示NCEER方法的步驟

(1) 給定地表峰值加速度amax，通過式(2)計(jì)算不同深度處的地震循環(huán)剪應(yīng)力比CSR；

(2) 由于要計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)，則需要使土體抗力與地震剪應(yīng)力相等，即可令CRR7.5=CSR；

(3) 依據(jù)圖1或式(4)計(jì)算(N1)60，所獲得的(N1)60即為上覆有效應(yīng)力為100 kPa時的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)Ncr；

(4) 采用下式將液化臨界標(biāo)貫擊校正到相應(yīng)深度，獲得相應(yīng)深度下的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)Ncr。

再按照步驟(3)和(4)確定相應(yīng)深度處的液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)Ncr。

3標(biāo)貫擊數(shù)液化判別方法的比較研究

3.1震級、烈度與地震分組的對應(yīng)關(guān)系

根據(jù)地震資料統(tǒng)計(jì)分析，我國1980年烈度表采用表2所示的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。對于中淺源地震，震中烈度與震級的大致對應(yīng)關(guān)系見表3[7-8]。根據(jù)表2及表3的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，可得地面峰值加速度、地震烈度與震級(近震或遠(yuǎn)震)的大致對應(yīng)關(guān)系(表4)。

表 2　地面峰值加速度 a max與烈度 I的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 [7-8]

表 3　震中烈度 I 0與震級 M對照表 [7-8]

表4地震烈度I、地面峰值加速度amax與震級M的對應(yīng)關(guān)系

Table 4Rrelationship between intensityI，peak ground accelerationamaxand magnitudeM

αmax/g0.10.150.200.30.4烈度I6.67.27.68.28.6對應(yīng)震級近震5.0～5.55.5～6.06.06.0～6.56.5～7.0遠(yuǎn)震>6.0～6.5>6.5～7.0>7.0>7.0～7.5>7.5～8.0

3.2標(biāo)貫擊數(shù)液化判別方法的比較研究

為對Seed簡化法與國內(nèi)規(guī)范方法進(jìn)行對比，以均質(zhì)砂層為例進(jìn)行研究。假定地下水埋深以上砂層天然容重為18 kN/m3，地下水埋深以下砂層飽和容重為19 kN/m3。

3.2.1相對密度對液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的影響

表 5　不同相對密度下NCEER方法計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的比較( a max=0.4 g)

圖2　相對密度對液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的影響(a max=0.4g) Fig.2　 The impact of relative density on critical SPT blow counts (a max=0.4g)

級、不同相對密度計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的對比情況：

(1) 在相同震級下，相對密度越大，計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)越大；

(2) 震級在6.5～8.5之間，Dr≤40%時，計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)比Dr≈60%時小0～1.6擊，當(dāng)Dr≥80%時，計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)比Dr≈60%時大0～1.6擊。

當(dāng)?shù)孛娣逯导铀俣葹槠渌禃r，計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)對比情況與0.4g時相似，最大相差基本在1.6～1.7擊以內(nèi)，限于篇幅，本文不再給出相關(guān)圖表。

因此，進(jìn)行上覆有效應(yīng)力對抗液化強(qiáng)度的校正時，相對密度對NCEER方法計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的影響相對來說比較小。實(shí)際工程中，易液化砂土通常處于松散或中密狀態(tài)，緊密狀態(tài)的砂層通常不易液化。本文在依據(jù)NCEER方法計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)隨深度的變化關(guān)系曲線時，取相對密度Dr≈60%。

3.2.2標(biāo)貫擊數(shù)液化判別方法的比較

(1) 《水規(guī)》與《建規(guī)》的比較

表6為采用《水規(guī)》與《建規(guī)》計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的差異情況。由圖3和表6可知：

表 6《水規(guī)》與《建規(guī)》的比較(5～20 m)

Table 6Comparison ofNcrusing “water code” and “building code”(5～20 m)

amax/g(Ncr)水近-(Ncr)建1(Ncr)水遠(yuǎn)-(Ncr)建20.1-0.3～1.20.9～3.30.15-1.6～0.4-0.8～1.60.2-1.1～1.3-1.0～1.90.3-2.2～1.1-3.5～0.30.4-1.3～2.5-3.8～0.8

①在地表峰值加速度amax=0.1g～0.4g之間，《水規(guī)》(近震)與《建規(guī)》(設(shè)計(jì)地震1組)計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)比較接近，相差在2.5擊以內(nèi)；

②在地表峰值加速度分別為0.1g、0.15g、0.20g、0.30g和0.40g時，采用《水規(guī)》(遠(yuǎn)震)與《建規(guī)》(設(shè)計(jì)地震2組)計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)差值分別不超過3.3、1.6、1.9、3.5和3.8擊，amax=0.3g～0.4g時，《建規(guī)》方法偏于安全。

(2) 《水規(guī)》與NCEER方法的比較

表7給出了《水規(guī)》(遠(yuǎn)震)與NCEER法計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的差異。由圖3和表7可知，當(dāng)?shù)乇矸逯导铀俣萢max=0.1g～0.4g，近震時采用《水規(guī)》計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)明顯大于采用NCEER方法，近震時《水規(guī)》偏于安全。相同地表峰值加速度下，《水規(guī)》(遠(yuǎn)震)與NCEER方法比較分析的匯總結(jié)果見表8。

圖3　不同地震峰值加速度時液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)隨深度變化的對比 Fig.3　Variation of critical SPT blow counts of liquefaction with depth under different a max

amax/gM=6.0M=6.5M=7.0M=7.5M=8.0M=8.50.108.0～14.66.5～11.95.0～9.33.6～6.71.7～3.8-0.5～1.10.15-5.6～10.43.7～7.21.5～4.0-1.3～0.5-2.4～-4.20.20--2.6～6.10.6～2.5-3.0～-1.2-6.3～-3.90.30--0.6～4.2-1.8～1.0-4.8～-1.6-3.4～-7.10.40----0.8～3.6-2.0～2.1-3.5～1.1

(3) 《建規(guī)》與NCEER方法的比較

表9為《建規(guī)》(設(shè)計(jì)地震2、3組)與NCEER方法計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)的差異情況。由圖3和表9可知，當(dāng)?shù)乇矸逯导铀俣萢max=0.1g～0.4g，近震時采用《建規(guī)》計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)明顯大于采用NCEER方法計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)，近震時《建規(guī)》偏于安全。相同地表峰值加速度(烈度)下，《建規(guī)》(遠(yuǎn)震)與NCEER方法比較分析的匯總結(jié)果見表10。

表 8　《水規(guī)》與NCEER方法比較分析結(jié)果匯總

4結(jié)論

對國外液化判別中廣泛采用的NCEER推薦方法(改進(jìn)Seed法)(以液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)與深度的變化曲線表示NCEER方法的液化判別標(biāo)準(zhǔn))、國內(nèi)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50487-2008)中的標(biāo)貫擊數(shù)法、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)中的標(biāo)貫擊數(shù)法進(jìn)行對比。結(jié)果表明，在相同烈度下:

表 9　《建規(guī)》(遠(yuǎn)震)與NCEER比較

表 10　《建規(guī)》(遠(yuǎn)震)與NCEER方法比較分析結(jié)果匯總

(1) 近震時，國內(nèi)規(guī)范方法偏于安全；

(2) 遠(yuǎn)震(設(shè)計(jì)地震2組)且震級M≤7.5時，國內(nèi)規(guī)范方法偏于安全(震級M=7.5、地表峰值加速度amax=0.3g時，國內(nèi)規(guī)范方法與NCEER方法計(jì)算結(jié)果接近，相差不超過2.1擊)；遠(yuǎn)震(設(shè)計(jì)地震2組)且震級M=8.0、烈度為Ⅶ度或Ⅸ度時國內(nèi)規(guī)范方法與NCEER方法計(jì)算結(jié)果接近(amax=0.1g時，國內(nèi)規(guī)范方法偏于安全)，烈度為Ⅷ度時NCEER方法偏于安全；遠(yuǎn)震(設(shè)計(jì)地震2組)且震級M=8.5時，NCEER方法偏于安全(amax=0.1g時，《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50487-2008)與NCEER方法計(jì)算結(jié)果接近，相差不超過1.1擊)；

(3) 遠(yuǎn)震(設(shè)計(jì)地震3組)且震級M≤8.0時，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ5001-2010)方法明顯比NCEER方法偏于安全(震級M=8.0，amax=0.2g時，兩者計(jì)算結(jié)果接近，相差不超過1.2擊)；遠(yuǎn)震(設(shè)計(jì)地震3組)且震級M=8.5、amax=0.3g時，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ5001-2010)方法計(jì)算結(jié)果與NCEER方法計(jì)算結(jié)果一致，相差不超過1.1擊，amax<0.3g時，NCEER方法偏于安全，amax>0.3g時，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)方法偏于安全；

(4) 《水規(guī)》(近震)與《建規(guī)》(設(shè)計(jì)地震1組)計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)接近(相差2.5擊以內(nèi))。在地表峰值加速度為0.1g、0.15g、0.20g、0.30g和0.40g時，采用《水規(guī)》(遠(yuǎn)震)與《建規(guī)》(設(shè)計(jì)地震2組)計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)差值分別不超過3.3擊、1.6擊、1.9擊、3.5擊和3.8擊，amax=0.3g～0.4g時，《建規(guī)》方法偏于安全。即小震時《水規(guī)》方法與《建規(guī)》方法計(jì)算液化臨界標(biāo)貫擊數(shù)比較接近，大震時《建規(guī)》方法偏于安全。

這些系統(tǒng)的研究成果為《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的修訂提供了依據(jù)，也可以作為實(shí)際工程中評價標(biāo)貫擊數(shù)法液化判別結(jié)果的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)(References)

[1]Seed H B，Idriss I M.Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potential[J].J Soil Mechanics and Foundation Div，ASCE，1971，97(9)：1249-1273.

[2]Seed H B.Soil Liquefaction and Cyclic Mobility Evaluation for Level Ground During Earthquakes[J].J Geotech Eng Div，ASCE，1979，105(2)：201-225

[3]Seed H B，Idriss I M.Ground Motions and Soil Liquefaction During Earthquakes[R].Oakland，Calf：Earthquake Engineering Research Institute Monograph，1982.

[4]Seed H B，Tokimatsu K，Harder L F，et al.The Influence of SPT Procedures in Soil Liquefaction Resistance Evaluations[J].J Geotech Engrg，ASCE，1985，111(12)：1425-1445.

[5]National Research Council (NRC).Liquefaction of Soils During Earthquakes[M].Washington，D.C：National Academy Press，1985.

[6]T L Youd，I M Idriss，et al.Liquefaction Resistance of Soils Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF[J].Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of soils[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，2001，8：297-313.

[7]李杰，李國強(qiáng).地震工程學(xué)導(dǎo)論[M].北京；地震出版社，1992.

LI Jie，LI Guo-qiang.Introduction of Earthquake Engineering[M].Beijing：Earthquake Press，1992.(in Chinese)

[8]顧淦臣，沈長松，岑威鈞.土石壩地震工程學(xué)[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

GU Gan-chen，SHEN Chang-song，CEN Wei-jun.Earthquake Engineering for Earth-rockfill Dams[M].Beijing：China Water Power Press，2009.(in Chinese)