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摘要：黄河三角洲粉质土，在山东境内鲁西南及鲁西北济南以北地区分布广泛,本文选取青银高速（齐河—夏津段）公路工程现场进行了标准贯入试验、静力触探试验和剪切波速试验，综合三种试验方法能够较准确的判别土体的液化情况，并进一步对比不同试验方法对黄河三角洲粉质土液化的判别效果，指出了这三种方法存在的局限性，建议结合黄河三角洲粉质土的性质和粉质土的液化机理建立适合该地区的液化判别综合方法。
关键词：粉质土；标准贯入；静力触探； 剪切波速
Abstract: Yellow River delta silty soil in Shandong province and Lu xibei Jinan area north is wide distribution. This paper selects Qingdao-Yinchuan highway (JiHe-XiaJin) section of highway construction site for the standard penetration test, and the static agent and shear wave velocity test touch. Comprehensive three trials method can accurately make soil liquefaction discrimination, and further contrast different test methods of the Yellow River delta opaque soil liquefaction of discrimination effect, which points out the three methods of the limitation of the proposal with the Yellow River delta opaque soil properties and silties soil liquefaction mechanism for the region build liquefaction discrimination comprehensive method.
Key Words: silty soil; standard penetration; static agent touch; shear wave velocity
中图分类号: U412.36+6 文献标识码：A文章编号：
粉土中包含砂粒、粉粒和黏粒，具有砂土和粘土的部分特征，又具有自身的特性，其工程性质较为特殊，迄今为止围绕粉土的动力特性、液化机理、判别预测等方面已发表了大量的文章, 但还存在着一些有争议且亟待解决的问题。国内外众多学者对影响粉土液化的因素和判别方法进行了一系列的研究，石兆吉[1]，，牛琪瑛[2]，顾宝和[3]，陈国兴[4]，曹宇春[5]等并提出了在动力条件下，粉土的液化机理、分析模型以及相应的判别式。但是，多数方法以经验法为主，由于粉土液化的现场数据积累较少，且以原位测试为基础的粉土液化经验判别方法，受研究区地质特征的差异具有更为明显的区域性特征，所以需要对这些方法在某一具体区域的适用性进行分析研究。
黄河三角洲地区的粉质土具有其特殊性，对该区域的粉土液化判别研究较少，针对这种情况，本文结合青银（青岛至银川）高速公路，齐河－夏津段的有关试验，主要采用标准贯入法、静力触探法和剪切波速法判别粉土液化，对这些液化判别方法在黄河三角洲地区的适用性进行了比较研究，并指出了这三种方法存在的局限性。
1.研究区域的特点
1.1研究区地点
所建公路地处泰沂山北麓黄河北岸，鲁西平原，是国道主干线青岛至银川公路山东境内的组成部分，东起德州市齐河县与京福高速公路相接，经禹城市，高唐县至夏津县与河北相连。路线基本走向为东南向——西偏北方向。本次研究区在山东高唐选取典型地段分别用标贯、波速、静力触探等手段进行试验，所做典型试验点位置桩号为K54+487。
1.2研究区工程地质环境
所建公路地处华北平原之黄泛区，其地形地貌均受黄河百万年冲刷，沉淀及迁徙泛滥的直接作用而形成。路线经过的地貌类型，总的为冲洪积平原地貌单元，局部为河谷（流）地貌单元。全线地形较为平坦，地势西高东低。路线所经区域构造地貌十分复杂，构造形态主要表现为褶皱和断裂。该区域土质多为粉土，粉土由砂粒、粉粒、粘粒三大粒组组成。这类土在振动作用下易发生振动液化。本地区属于较高的地震烈度区，地下水位埋藏较浅，为土体震动液化提供了客观条件。实测资料表明，地震时可液化的粉土在地貌上一般都分布于冲积平原和海积平原，特别是位于河漫滩、古河道，湖洼地等微地貌单元地带的饱和粉土较易地震液化．可液化饱和粉土的地质年代一船为第四纪全新世Q4，特别是第四纪全新世Q4的新近沉积物较易液化．因此，在本工程中探讨黄河三角洲粉质土的液化性能具有重要意义。
2.现场试验
试验孔桩号为K54+487，孔深20 m，利用SE240M 型综合工程测震仪在每个钻探孔内进行单孔波速测试，0～10 m 深度按0.5 m 间隔进行测试，10～20 m 深度按1.0 m 间隔进行测试。同时，在研究区钻孔附近进行标准贯入试验(SPT)和静力触探试验(CPT)，其中标准贯入试验的深度为20 m，每0.5 m 进行一次测试；静力触探试验采用采用LMC-D310型静力触探仪，应用双桥静力触探法。该位置地下水埋深为0.5米。
3黄河三角洲粉质土液化势判别方法
3.1标准贯入试验液化判别
标准贯入法是《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中的一种方法，当饱和土实测标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
（1）
式中Ncr—液化判别标准贯入锤击数临界值；
N0—液化判别标准贯入锤击数基准值（可根据规范中的相应规定取值）；
ds—饱和土标准贯入点深度（m）；
dw—地下水埋深；
ρc—粘粒含量百分率，当小于3%或为砂土时，取ρc =3%。
3.2静力触探法液化判别
静力触探试验是岩土工程勘察中重要的手段之一，靜力触探的基本原理是用准静力将一个内部装有传感器的触探头匀速压入土中，传感器将大小不同的阻力通过电信号输入到记录仪记录下来，再利用贯入阻力与土的工程地质特征之间的相关关系确定土的岩土参数。静力触探适用于粘性土、粉土、砂土及含少量碎石的土层，也就是说适用于软土地区。根据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)中规定，当实测计算比贯入阻力 或实测计算锥尖阻力小于液化比贯入阻力临界值或液化锥尖阻力临界值时应判别为液化土。、分别按式(4)、(5)计算。
（2）
（3）
； （4）
；（5）
式中：、——分别为饱和土静力触探液化比贯入阻力临界值和锥尖阻力临界值（MPA）；
、——分别为地下水位深度=2m时，上覆非液化层=2m时，饱和液化判别比贯入阻力基准值和锥尖阻力基准值（MPa），可根据规范中的相应规定取值；
——地下水位埋深修正系数，地面常年有水且与地下水位联系时，取1.13；
——上覆非液化土层厚度修正系数；
——地下水位深度；
——上覆非液化土层厚度，计算时宜将淤泥质土的厚度扣除；
——与静力触探摩阻比有关的土性修正系数，可照规范查表取值。
3.3 剪切波速法液化判别
利用剪切波速法判别地面下15米范围内饱和砂土和粉土的液化采用我国《岩土工程勘察规范》(GB50021 - 2001)提供的公式，当实测剪切波速Vs小于临界剪切波速Vscr时，可判为液化，反之，则判为不液化。
(6)
式中vscr —饱和砂土或饱和粉土液化剪切波速临界值(m/s)；
vs0 —與烈度、土类有关的经验系数; 按规范取值;
ds —砂层或粉土层剪切波速测点深度(m)；
dw —地下水深度(m)；
ρc —粘粒含量(%) ，当小于3 或为砂土时，应采用3 ；
4.判别结果分析与讨论
通过标准贯入法、静力触探法和剪切波速法判别地面下15m范围内饱和粉土、粉质土、砂土的地震液化判别结果见表１，可以看出，三种方法的判别结果基本一致，其区别在于标贯法采用的是“逐点判别”，判别细微，但不能反映土层的整体液化性状；静力触探采用连续的线状判别，能够反映该层整体液化可能性状况；剪切波法适合各种场地条件，而且测试过程快捷、简便，这为地基土液化势评判提供了一种更为有效快捷的方法，但是由于资料偏少，受粉土的成分特点和测试技术误差的影响，判别式的地域性的实用性较强，判别结果可能不利于安全，综合运用三种方法更能客观准确的反映土层的液化性状。
5.结论与建议
本文主要结合青银（青岛至银川）高速公路，齐河-夏津段的室内与现场试验做出的液化判别的总结，根据标准贯入试验、静力触探试验和剪切波速法都能较准确的判别土层液化，但是三种方法都存在自身的局限性，它们之间可以相互弥补，判别结果比较准确。在高速公路的液化判别中还应当考虑到车辆荷载的循环作用的影响，这三种方法都不能对在动力下的土体液化的危害程度不能做出准确的定量判别，使得不能针对不同的地基液化程度作相应的处理，所以要提高对该地区土体的液化机理的研究程度，正确认识各种因素对液化的影响，收集大量资料，使用适当的数学和物理方法，建立适合本地区的判别式，以更好的为工程建设服务。
参考文献：
[1] 石兆吉. 饱和轻亚粘土地基液化可能性判别[J]. 地震工程与工程振动,1984,4(3) :71-81.
[2] 牛琪瑛,裘以惠,史美筠. 粉土抗液化特性的试验研究[J]. 太原工业大学学报,1996,27(3): 5-8.
[3] 顾宝和，张荣样，石兆吉. 地震波化效应的综合评价[J]. 工程地质学报,1995.3(3):1～10.
[4] 陈国兴，谢君斐，张克绪. 砂性土液化势的评估方法[J]. 地震学刊,1996(3):11-22.
[5] 曹宇春,周健,黄茂松,等. 粉土层液化可能性判断的地震反应分析法[J]. 水利学报,2003,(3): 69-73.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：粉质土；标准贯入；静力触探； 剪切波速
Abstract: Yellow River delta silty soil in Shandong province and Lu xibei Jinan area north is wide distribution. This paper selects Qingdao-Yinchuan highway (JiHe-XiaJin) section of highway construction site for the standard penetration test, and the static agent and shear wave velocity test touch. Comprehensive three trials method can accurately make soil liquefaction discrimination, and further contrast different test methods of the Yellow River delta opaque soil liquefaction of discrimination effect, which points out the three methods of the limitation of the proposal with the Yellow River delta opaque soil properties and silties soil liquefaction mechanism for the region build liquefaction discrimination comprehensive method.
Key Words: silty soil; standard penetration; static agent touch; shear wave velocity
中图分类号: U412.36+6 文献标识码：A文章编号：
粉土中包含砂粒、粉粒和黏粒，具有砂土和粘土的部分特征，又具有自身的特性，其工程性质较为特殊，迄今为止围绕粉土的动力特性、液化机理、判别预测等方面已发表了大量的文章, 但还存在着一些有争议且亟待解决的问题。国内外众多学者对影响粉土液化的因素和判别方法进行了一系列的研究，石兆吉[1]，，牛琪瑛[2]，顾宝和[3]，陈国兴[4]，曹宇春[5]等并提出了在动力条件下，粉土的液化机理、分析模型以及相应的判别式。但是，多数方法以经验法为主，由于粉土液化的现场数据积累较少，且以原位测试为基础的粉土液化经验判别方法，受研究区地质特征的差异具有更为明显的区域性特征，所以需要对这些方法在某一具体区域的适用性进行分析研究。
黄河三角洲地区的粉质土具有其特殊性，对该区域的粉土液化判别研究较少，针对这种情况，本文结合青银（青岛至银川）高速公路，齐河－夏津段的有关试验，主要采用标准贯入法、静力触探法和剪切波速法判别粉土液化，对这些液化判别方法在黄河三角洲地区的适用性进行了比较研究，并指出了这三种方法存在的局限性。
1.研究区域的特点
1.1研究区地点
所建公路地处泰沂山北麓黄河北岸，鲁西平原，是国道主干线青岛至银川公路山东境内的组成部分，东起德州市齐河县与京福高速公路相接，经禹城市，高唐县至夏津县与河北相连。路线基本走向为东南向——西偏北方向。本次研究区在山东高唐选取典型地段分别用标贯、波速、静力触探等手段进行试验，所做典型试验点位置桩号为K54+487。
1.2研究区工程地质环境
所建公路地处华北平原之黄泛区，其地形地貌均受黄河百万年冲刷，沉淀及迁徙泛滥的直接作用而形成。路线经过的地貌类型，总的为冲洪积平原地貌单元，局部为河谷（流）地貌单元。全线地形较为平坦，地势西高东低。路线所经区域构造地貌十分复杂，构造形态主要表现为褶皱和断裂。该区域土质多为粉土，粉土由砂粒、粉粒、粘粒三大粒组组成。这类土在振动作用下易发生振动液化。本地区属于较高的地震烈度区，地下水位埋藏较浅，为土体震动液化提供了客观条件。实测资料表明，地震时可液化的粉土在地貌上一般都分布于冲积平原和海积平原，特别是位于河漫滩、古河道，湖洼地等微地貌单元地带的饱和粉土较易地震液化．可液化饱和粉土的地质年代一船为第四纪全新世Q4，特别是第四纪全新世Q4的新近沉积物较易液化．因此，在本工程中探讨黄河三角洲粉质土的液化性能具有重要意义。
2.现场试验
试验孔桩号为K54+487，孔深20 m，利用SE240M 型综合工程测震仪在每个钻探孔内进行单孔波速测试，0～10 m 深度按0.5 m 间隔进行测试，10～20 m 深度按1.0 m 间隔进行测试。同时，在研究区钻孔附近进行标准贯入试验(SPT)和静力触探试验(CPT)，其中标准贯入试验的深度为20 m，每0.5 m 进行一次测试；静力触探试验采用采用LMC-D310型静力触探仪，应用双桥静力触探法。该位置地下水埋深为0.5米。
3黄河三角洲粉质土液化势判别方法
3.1标准贯入试验液化判别
标准贯入法是《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中的一种方法，当饱和土实测标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
（1）
式中Ncr—液化判别标准贯入锤击数临界值；
N0—液化判别标准贯入锤击数基准值（可根据规范中的相应规定取值）；
ds—饱和土标准贯入点深度（m）；
dw—地下水埋深；
ρc—粘粒含量百分率，当小于3%或为砂土时，取ρc =3%。
3.2静力触探法液化判别
静力触探试验是岩土工程勘察中重要的手段之一，靜力触探的基本原理是用准静力将一个内部装有传感器的触探头匀速压入土中，传感器将大小不同的阻力通过电信号输入到记录仪记录下来，再利用贯入阻力与土的工程地质特征之间的相关关系确定土的岩土参数。静力触探适用于粘性土、粉土、砂土及含少量碎石的土层，也就是说适用于软土地区。根据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)中规定，当实测计算比贯入阻力 或实测计算锥尖阻力小于液化比贯入阻力临界值或液化锥尖阻力临界值时应判别为液化土。、分别按式(4)、(5)计算。
（2）
（3）
； （4）
；（5）
式中：、——分别为饱和土静力触探液化比贯入阻力临界值和锥尖阻力临界值（MPA）；
、——分别为地下水位深度=2m时，上覆非液化层=2m时，饱和液化判别比贯入阻力基准值和锥尖阻力基准值（MPa），可根据规范中的相应规定取值；
——地下水位埋深修正系数，地面常年有水且与地下水位联系时，取1.13；
——上覆非液化土层厚度修正系数；
——地下水位深度；
——上覆非液化土层厚度，计算时宜将淤泥质土的厚度扣除；
——与静力触探摩阻比有关的土性修正系数，可照规范查表取值。
3.3 剪切波速法液化判别
利用剪切波速法判别地面下15米范围内饱和砂土和粉土的液化采用我国《岩土工程勘察规范》(GB50021 - 2001)提供的公式，当实测剪切波速Vs小于临界剪切波速Vscr时，可判为液化，反之，则判为不液化。
(6)
式中vscr —饱和砂土或饱和粉土液化剪切波速临界值(m/s)；
vs0 —與烈度、土类有关的经验系数; 按规范取值;
ds —砂层或粉土层剪切波速测点深度(m)；
dw —地下水深度(m)；
ρc —粘粒含量(%) ，当小于3 或为砂土时，应采用3 ；
4.判别结果分析与讨论
通过标准贯入法、静力触探法和剪切波速法判别地面下15m范围内饱和粉土、粉质土、砂土的地震液化判别结果见表１，可以看出，三种方法的判别结果基本一致，其区别在于标贯法采用的是“逐点判别”，判别细微，但不能反映土层的整体液化性状；静力触探采用连续的线状判别，能够反映该层整体液化可能性状况；剪切波法适合各种场地条件，而且测试过程快捷、简便，这为地基土液化势评判提供了一种更为有效快捷的方法，但是由于资料偏少，受粉土的成分特点和测试技术误差的影响，判别式的地域性的实用性较强，判别结果可能不利于安全，综合运用三种方法更能客观准确的反映土层的液化性状。
5.结论与建议
本文主要结合青银（青岛至银川）高速公路，齐河-夏津段的室内与现场试验做出的液化判别的总结，根据标准贯入试验、静力触探试验和剪切波速法都能较准确的判别土层液化，但是三种方法都存在自身的局限性，它们之间可以相互弥补，判别结果比较准确。在高速公路的液化判别中还应当考虑到车辆荷载的循环作用的影响，这三种方法都不能对在动力下的土体液化的危害程度不能做出准确的定量判别，使得不能针对不同的地基液化程度作相应的处理，所以要提高对该地区土体的液化机理的研究程度，正确认识各种因素对液化的影响，收集大量资料，使用适当的数学和物理方法，建立适合本地区的判别式，以更好的为工程建设服务。
参考文献：
[1] 石兆吉. 饱和轻亚粘土地基液化可能性判别[J]. 地震工程与工程振动,1984,4(3) :71-81.
[2] 牛琪瑛,裘以惠,史美筠. 粉土抗液化特性的试验研究[J]. 太原工业大学学报,1996,27(3): 5-8.
[3] 顾宝和，张荣样，石兆吉. 地震波化效应的综合评价[J]. 工程地质学报,1995.3(3):1～10.
[4] 陈国兴，谢君斐，张克绪. 砂性土液化势的评估方法[J]. 地震学刊,1996(3):11-22.
[5] 曹宇春,周健,黄茂松,等. 粉土层液化可能性判断的地震反应分析法[J]. 水利学报,2003,(3): 69-73.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。