基于超孔隙水压比的碎石桩复合地基抗液化判别方法

摘要

本发明公开了一种基于超孔隙水压比的碎石桩复合地基抗液化判别方法，利用桩间土场地的液化指数‑场地超孔隙水压比之间的关系，根据碎石桩复合地基的场地超孔隙水压比，得出复合地基的等效液化指数；根据复合地基等效液化指数的大小，依据现行建筑抗震设计规范对碎石桩复合地基的液化等级做出评价，克服了现行建筑抗震设计规范中，针对碎石桩复合地基抗液化的“标准贯入法”判别标准只反映了碎石桩的挤密和振密效应所存在的问题；本发明综合考虑了碎石桩的挤密和振密效应、减震效应、排水减压效应；在实际工程中应用本判别标准，可以使碎石桩复合地基的设计方案更加合理，可以减少地基处理工程量、缩短施工工期、节约工程投资，具有良好的应用前景。

主权项

基于超孔隙水压比的碎石桩复合地基抗液化判别方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，根据建筑抗震设计规范在进行场地液化判别时，规定的基本地震加速度a₀、标准贯入锤击数基准值N₀的对应关系，得到两者的连续函数关系式(1)，$N_0=105.2a_0^3-128.4a_0^2+82.40a_0---\left(1\right)$其中，两者的相关系数R²＝0.999；步骤(B)，针对碎石桩复合地基，对桩间土进行标准贯入试验，得出桩间土各土层的标准贯入锤击数；对碎石桩进行检测，得出桩径的设计参数；步骤(C)，针对碎石桩复合地基，先屏蔽碎石桩的作用，根据桩间土标准贯入试验的结果，参照建筑抗震设计规范中的液化判别方法，分别计算桩间土场地在N₀＝7、10、12、16、19击时，对应的液化指数I_lE(7)、I_lE(10)、I_lE(12)、I_lE(16)、I_lE(19)；同时，通过试算的方法，找到液化指数I_lE等于0时的N₀值，将该N₀值计为N_e，则N_e满足如下要求：I_lE(N_e)＝0，当N₀＞N_e时、I_lE(N₀)＞0；步骤(D)，根据步骤(A)中N₀与a₀之间的连续函数关系式(1)，求得N_e所对应的基本地震加速度a_e；步骤(E)，针对碎石桩复合地基，先屏蔽碎石桩的作用，根据桩间土的物理力学指标，利用FLAC3D软件，采用Finn本构关系，建立相应的桩间土场地液化分析数值模型；所述桩间土场地液化分析数值模型中，参与液化分析的土层为地面以下20m范围内的饱和砂土层及粉土层；步骤(F)，针对桩间土场地液化分析数值模型，将a₀＝a_e、0.10g、0.15g、0.20g、0.30g、0.40g所对应的地震加速度时程a₀(t)加载到桩间土场地液化分析数值模型上，计算相应地震作用下有关土层的超孔隙水压比γ_u；所选用的地震加速度时程a₀(t)满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值、持续时间，其中，g为重力加速度；步骤(G)：根据步骤(E)中计算所得的地震作用下有关土层的超孔隙水压比γ_u，以及桩间土场地液化分析数值模型中参与液化分析土层的分布情况，计算桩间土场地在地震加速度时程a₀(t)作用下相应的场地超孔隙水压比γ_us，其值分别为γ_us(a_e)、γ_us(0.10g)、γ_us(0.15g)、γ_us(0.20g)、γ_us(0.30g)、γ_us(0.40g)；步骤(H)，根据步骤(C)及步骤(G)的计算结果，得到桩间土场地的液化指数I_lE与场地超孔隙水压比γ_us之间的对应值，如下表所示，γ_usγ_us(a_e)γ_us(0.10g)γ_us(0.15g)γ_us(0.20g)γ_us(0.30g)γ_us(0.40g)I_lE0I_lE(7)I_lE(10)I_lE(12)I_lE(16)I_lE(19)步骤(I)，根据步骤(H)的计算结果，得到屏蔽碎石桩作用下的桩间土场地I_lE与γ_us之间的关系函数I_lE＝f(γ_us)；其中，γ_us(a_e)为场地临界超孔隙水压比，当γ_us≤γ_us(a_e)时，取I_lE＝0；步骤(J)，继续利用FLAC3D软件，采用Finn本构关系，建立碎石桩复合地基数值模型，将工程设计所需的地震加速度a对应的地震加速度时程a(t)加载到碎石桩复合地基数值模型上，计算地震作用下碎石桩复合地基的桩间土有关土层的超孔隙水压比γ_u1；所选用的地震加速度时程a(t)满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值、持续时间；步骤(K)，根据碎石桩复合地基的桩间土有关土层的超孔隙水压比γ_u1，以及参与液化分析土层的分布情况，求出碎石桩复合地基的场地超孔隙水压比γ_us1；步骤(L)，根据碎石桩复合地基的场地超孔隙水压比γ_us1，利用步骤(I)中屏蔽碎石桩作用下的桩间土场地I_lE与γ_us之间的关系函数，将γ_us1等同于γ_us，求出碎石桩复合地基的等效液化指数I_lE1，I_lE1＝f(γ_us1)；步骤(M)，根据碎石桩复合地基的等效液化指数I_lE1，参照建筑抗震设计规范对碎石桩复合地基的液化等级做出评价，并配合复合地基的设计方案进行优化。