抗液化措施

《建筑学名词》第二版。 2100433B

根据工程结构重要性和地基液化等级所采取的消除或减轻液化危害的工程措施。包括对基础、上部结构和对可液化土层进行处理等措施。

利用剪切波速与振动三轴联合试验装置，针对20 多个工程场地、埋深在20 m 以内的大量原状土样，以试验土样的初始剪切波速为控制参数，通过分析同一种土样、在同一固结压力作用下、具有相同剪切波速的原状与重塑土样抗液化强度之间的相关性，阐明饱和砂土的初始剪切波速与其抗液化强度之间是否存在唯一对应关系问题。这里的研究结果表明，当判别液化的应变标准不超过6%时，土的抗液化强度与其初始剪切波速之间确实存在良好的对应关系。当选取的应变破坏标准超过6%，原状和重塑土的抗液化强度之间的相关性明显变差，初始剪切波速与抗液化强度之间也就不具备对应关系。这表明，土的剪切波速与其抗液化强度之间的对应关系是有一定前提条件的。这里之所以选取5%作为液化判别标准，一方面考虑到这是国内外研究饱和砂土剪切波速与其抗液化强度相关性时，通常采用的标准；另一方面，由于这里采用的原状土样比较密实，试验结果表明，尽管动应力作用下能够达到初始液化的孔压标准，但此时的振动应变并没有突变，所以此时采用应变破坏标准较为适宜 。

依据试验结果，首先按5%的峰峰振动应变标准确定试验土样的液化破坏振次，进而对同一组试验土样，按照剪切波速一致原则，做出原状和重塑土样的抗液化强度曲线。从这些试验结果可以看出，无论是原状还是重塑土样，具有相同剪切波速的试验结果都集中在同一抗液化强度曲线附近。也就是说，当重塑砂土的剪切波速恢复到原状土样的剪切波速时，它们的抗液化强度接近一致。为定量说明这点，对具有相同剪切波速的原状和重塑土样的抗液化应力比进行了相关性分析。在12 种砂土、24 组剪切波速试验数据的相关性分析中，22 组的相关系数≥0.83，这表明在给定的液化判别标准下，饱和砂土的剪切波速与其抗液化强度之间确实存在良好对应关系。

采用不同应变判别标准时，对不同种类原状与重塑土样抗液化强度相关性分析结果。这些结果表明：当应变判别标准取3%～6%之间某一值时，相同剪切波速的原状和重塑土样的抗液化应力比之间具有良好的唯一对应关系；当应变判别标准超过6%时，相同初始剪切波速的原状和重塑土样的抗液化应力比之间的相关性显著降低，上述结论也就不成立了。分析原因，作者认为剪切波速是土样在小应变下的一个参数，剪切波速一致，只表明土样在一定应变范围内土的某些性质是一致的，超出这个范围，二者在结构性上仍存在差别，并导致振动变形与累积孔压变化的差别。因此这里的研究表明，饱和砂土剪切波速与其抗液化强度之间的对应关系是有一定前提条件的。

在岩土地震工程中，如何客观评价原位饱和砂土的抗液化强度是一个到目前仍未解决好的重要问题。解决这一问题的关键在于如何取得能够反映原位土层结构性的原状土样。已有的一些研究表明，土的剪切波速可能是反映其结构性的一个控制参数。然而，不同研究者对这一问题有限的一些研究却得出完全不同的结论。

Tokimatsu 把薄壁取土器取得饱和砂土试样的初始剪切模量恢复到用冻结法取得的饱和土样具有的初始剪切模量，然后通过试验比较两者的抗液化强度，发现如果它们的初始剪切模量一致，其抗液化强度也近似。因此他认为，借助饱和砂土最大剪切模量的（剪切波速）一致性，可以得到饱和砂土的原位抗液化强度。由于他通过在振动三轴压力室内测定试验土样的微小应变来确定土样的初始剪切模量，测量方法本身就由于存在系统误差而很难准确测定土样的初始剪切模量。李万红、李昕则通过研制超声剪切波速和振动三轴联合试验装置，对这一问题进行研究。但是，由于当时没有能够开发出在振动三轴压力室内测试土样剪切波速的有效装置，使得无法在动三轴压力室内正确测试土样的剪切波速，因此，他们的研究结果认为，土样的剪切波速不能较好反映砂土的结构性，因此也就不能够借助土样剪切波速的一致性评价原位饱和砂土的抗液化强度。Fernandez 等的研究结果表明，小应变下（<10−6）土颗粒之间的胶结强度对土的剪切波速有显著影响。DeAlba 用不同的制样方法模拟土颗粒的不同排列方式，发现对于密实砂土用不同的制样方法制成的试样其弹性剪切模量相差不大。黄博借助动三轴压力室内的弯曲单元测试装置研究饱和重塑砂土剪切波速与其抗液化强度之间的关系。由于弯曲元需要插入试样中一定深度(3 mm)，从而造成对试样的扰动，同时也造成剪切波传播长度的不确定性，已有研究结果表明，仅此一项造成的测量误差可以达到16%。基于以上分析可以看出，尽管对于饱和砂土与其抗液化强度之间的关系有过一些研究，但是仍缺乏原状与重塑土样的对比实验研究，以至于目前仍然无法对这一重要问题做出明确的阐述。正是基于这样的分析，首先开发出在动三轴压力室内测试试验土样剪切波速的装置，进而通过大量不同种类的原状和重塑饱和砂土的对比试验，研究饱和砂土的剪切波速与其抗液化强度之间是否存在唯一对应关系，阐明影响这个对应关系成立的前提条件 。