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【摘 要】 砂土地震液化是由于地震动引起的饱和砂土、粉土和少粘性土颗粒趋于紧密，孔隙水压力增大，有效应力趋近于零的现象[5]。地震、爆炸、机械振动等都可以引起砂土液化现象，尤其是地震引起的范围广、危害性更大。某电厂工程中的海工工程中均遇到了水下砂土液化判别问题，本研究在已取得地质详勘资料的基础上，着眼于水下砂土液化判别这一专题开展工作。
【关键词】 滨海电厂；砂土液化
1、前言
本研究项目针对“某电厂二期工程（下称本工程）取水口导流堤、围堰区岩土工程勘察（详勘）”中所取得的本工程取水口详勘资料，综合考虑现行各规范中砂土液化判别方法进行综合比对研究，以验证“本工程围堰及导流堤”中砂、粉细砂在地震作用下是否危及取水建筑物安全。本研究成果可指导本工程围堰及导流堤等海工工程的施工图设计。并对后续其他项目海工工程出现同种或者类似地质条件时，有参考价值和可借鉴性。并对其他项目中的砂土液化判别方法选用起到借鉴作用。
某电站地处渤海辽东湾东侧，工程建设规模为6台发电机组，统一规划、分期建设，根据已取得的地看资料显示，本工程取水口导流堤、围堰区抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。勘察场地第四纪覆盖层在围堰区北部水深较大的区域较厚。
2、各规范中砂土液化判别
液化判别分为初步判断和进一步判两个阶段。现行各勘察、抗震规范中对于初判的规定均涉及土层的生成年代、颗粒组成、埋藏条件、地震烈度、剪切波速等条件。现行各规范中一般都规定，对于地质年代为第四纪晚更新世（Q3）或以前的地层，可不进行液化判别，其理论依据是邢台、海城、唐山等地震中未发现Q3及Q3以前土层发生过液化的实例。
就本工程勘察场地而言，第四系覆盖层在为粉细砂：黄褐色，长石、石英质，含云母及少量贝壳，松散～稍密，稍湿，充填薄层深灰色（或灰黑色）淤泥质粘性土。由于原始海底地形凹凸不平等因素的影响，在局部地点回填块石层下部可能存在极薄的不连续的淤泥质粘性土。勘察范围内，该层分布于海域部分，该层分布较普遍，层厚：1.10～4.40m，层底标高-7.03～-11.97m。层底埋深：1.10～4.40m。标准贯入修正后击数5.8～11.2击，平均值7.7击。
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。现根据各规范中液化判别方法对本工程围堰及导流堤工程区域粉细砂进行地震液化判别。
2.1《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[1]
本规范适用于抗震设防烈度为6、7、8和9度地区建筑工程的抗震设计以及隔震、消能减震设计。在勘探深度范围内，规划地面15.0m以内的土层，分布有粉细砂层，松散～稍密，根据本规范“4.3液化土和软土地基”条规定进行判别计算。
2.2《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）[2]
根据本规范“4.3液化土地基”式4.3.2液化判别结果详见表2.2：
可判定在场地地震基本烈度为7度时不液化。
2.3《核电厂抗震设计规范》（GB50267-97）[3]
根据本规范“5.3地基液化判别”的5.3.2条规定：地基液化判别可采用现行国家标准《建筑抗震设计规范》（即GB50011-2010）规定的标准贯入试验判别法。其中的标准贯入锤击数基准值宜按下列公式计算：
根据式2.3-1及2.3-2有：
由于在本工程中，液化土层仅一层，i=1
即N0=N1，可判定在场地地震基本烈度为7度时不液化。
2.4《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）[4]
本规范主要针对设计烈度为6、7、8和9度的码头和船闸抗震设计，类似于本工程围堰及导流堤这样的防波堤型构筑物，可以参照执行。
从本规范4.2.4条规定来看，其公式（见式2.4）形同《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）即：
由于仅存在参数定义符号不一致，判别式形式及取值均相同，可见其判别结果应该与《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）应一致，详见表2.2。可判定在场地地震基本烈度为7度时不液化。
3、结论
上述各规范判别得到数据详见表3.1：
各现行规范均可判别某电厂二期工程取水口导流堤、围堰区海底的中砂、粉细砂在地震作用下不会发生液化危及取水构筑物安全。
4、结束语
从各规范的判别式及各参数的定义中，可以得知目前国内地震作用下砂土液化的判别主要是基于室内实验和现场实验结果相结合的经验方法，并且主要针对陆上情况。虽然使用范围广，但是也存在一定的局限性。
如dw取值上仍存在可进一步研究的可能。就本工程而言，处于海面以下5m甚至15m深度的中砂、粉细砂在判别时dw的取值仅在部分规范中规定当砂层淹没于水面以下时，dw取为0[5][6]。即大部分抗震规范均未就水下砂土液化判别进行独立、具体的规定。
Ncr的取值也因各规范适应工程和范围不同出现了不同的定义，就本工程而言，以《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中取值最大为7，但因为由2001版升至2010版后计算式的变化，但与2001版所用计算式相同的《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）虽然N0取值为6，Ncr取值却是最大的。如若按照2001版《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）做计算，则更会得出如表4.1的结论：
从判别结果可以看出，部分孔出现轻微液化的判别结果。就本工程而言，老规范显得更保守。
由于液化问题的研究核心应该是变形，所以脱离以标贯击数为基础的经验判别公式，采用有限元数值模型计算、动三轴实验等方法，充分考虑不同水深情况下的波浪、海流等因素，对海底水下砂土液化判定及其产生的影响进行分析，以确定液化可能性、液化稳定性、液化变形等指标。并且规范编制单位应该针对水面下地震作用下的砂土液化的物理原理、变形规律、破坏形式等进行分析研究，以给出基于数值模拟分析的针对性的判别及规定。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[S]，中国建筑工业出版社，北京，2010.
[2]《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）[S]，中国计划出版社，北京，1994.
[3]《核电厂抗震设计规范》（GB50267-97）[S]，中国计划出版社，北京，1998.
[4]《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）[S]，人民交通出版社，北京，1998.
[5]《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）[S]，中国电力出版社，北京，2009.
[6]《水力发电工程地质勘察规范》（GB50287-2006）[S]，中国计划出版社，北京，2008.
作者简介：徐宏，年龄：33岁，性别：男，出生年月：1982.8.9，籍贯：贵州兴义，职称：工程师，学历：大学本科，工作单位：深圳中广核工程设计有限公司，从事核电厂土建设计及设计管理工作。
【关键词】 滨海电厂；砂土液化
1、前言
本研究项目针对“某电厂二期工程（下称本工程）取水口导流堤、围堰区岩土工程勘察（详勘）”中所取得的本工程取水口详勘资料，综合考虑现行各规范中砂土液化判别方法进行综合比对研究，以验证“本工程围堰及导流堤”中砂、粉细砂在地震作用下是否危及取水建筑物安全。本研究成果可指导本工程围堰及导流堤等海工工程的施工图设计。并对后续其他项目海工工程出现同种或者类似地质条件时，有参考价值和可借鉴性。并对其他项目中的砂土液化判别方法选用起到借鉴作用。
某电站地处渤海辽东湾东侧，工程建设规模为6台发电机组，统一规划、分期建设，根据已取得的地看资料显示，本工程取水口导流堤、围堰区抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。勘察场地第四纪覆盖层在围堰区北部水深较大的区域较厚。
2、各规范中砂土液化判别
液化判别分为初步判断和进一步判两个阶段。现行各勘察、抗震规范中对于初判的规定均涉及土层的生成年代、颗粒组成、埋藏条件、地震烈度、剪切波速等条件。现行各规范中一般都规定，对于地质年代为第四纪晚更新世（Q3）或以前的地层，可不进行液化判别，其理论依据是邢台、海城、唐山等地震中未发现Q3及Q3以前土层发生过液化的实例。
就本工程勘察场地而言，第四系覆盖层在为粉细砂：黄褐色，长石、石英质，含云母及少量贝壳，松散～稍密，稍湿，充填薄层深灰色（或灰黑色）淤泥质粘性土。由于原始海底地形凹凸不平等因素的影响，在局部地点回填块石层下部可能存在极薄的不连续的淤泥质粘性土。勘察范围内，该层分布于海域部分，该层分布较普遍，层厚：1.10～4.40m，层底标高-7.03～-11.97m。层底埋深：1.10～4.40m。标准贯入修正后击数5.8～11.2击，平均值7.7击。
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。现根据各规范中液化判别方法对本工程围堰及导流堤工程区域粉细砂进行地震液化判别。
2.1《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[1]
本规范适用于抗震设防烈度为6、7、8和9度地区建筑工程的抗震设计以及隔震、消能减震设计。在勘探深度范围内，规划地面15.0m以内的土层，分布有粉细砂层，松散～稍密，根据本规范“4.3液化土和软土地基”条规定进行判别计算。
2.2《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）[2]
根据本规范“4.3液化土地基”式4.3.2液化判别结果详见表2.2：
可判定在场地地震基本烈度为7度时不液化。
2.3《核电厂抗震设计规范》（GB50267-97）[3]
根据本规范“5.3地基液化判别”的5.3.2条规定：地基液化判别可采用现行国家标准《建筑抗震设计规范》（即GB50011-2010）规定的标准贯入试验判别法。其中的标准贯入锤击数基准值宜按下列公式计算：
根据式2.3-1及2.3-2有：
由于在本工程中，液化土层仅一层，i=1
即N0=N1，可判定在场地地震基本烈度为7度时不液化。
2.4《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）[4]
本规范主要针对设计烈度为6、7、8和9度的码头和船闸抗震设计，类似于本工程围堰及导流堤这样的防波堤型构筑物，可以参照执行。
从本规范4.2.4条规定来看，其公式（见式2.4）形同《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）即：
由于仅存在参数定义符号不一致，判别式形式及取值均相同，可见其判别结果应该与《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）应一致，详见表2.2。可判定在场地地震基本烈度为7度时不液化。
3、结论
上述各规范判别得到数据详见表3.1：
各现行规范均可判别某电厂二期工程取水口导流堤、围堰区海底的中砂、粉细砂在地震作用下不会发生液化危及取水构筑物安全。
4、结束语
从各规范的判别式及各参数的定义中，可以得知目前国内地震作用下砂土液化的判别主要是基于室内实验和现场实验结果相结合的经验方法，并且主要针对陆上情况。虽然使用范围广，但是也存在一定的局限性。
如dw取值上仍存在可进一步研究的可能。就本工程而言，处于海面以下5m甚至15m深度的中砂、粉细砂在判别时dw的取值仅在部分规范中规定当砂层淹没于水面以下时，dw取为0[5][6]。即大部分抗震规范均未就水下砂土液化判别进行独立、具体的规定。
Ncr的取值也因各规范适应工程和范围不同出现了不同的定义，就本工程而言，以《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中取值最大为7，但因为由2001版升至2010版后计算式的变化，但与2001版所用计算式相同的《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）虽然N0取值为6，Ncr取值却是最大的。如若按照2001版《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）做计算，则更会得出如表4.1的结论：
从判别结果可以看出，部分孔出现轻微液化的判别结果。就本工程而言，老规范显得更保守。
由于液化问题的研究核心应该是变形，所以脱离以标贯击数为基础的经验判别公式，采用有限元数值模型计算、动三轴实验等方法，充分考虑不同水深情况下的波浪、海流等因素，对海底水下砂土液化判定及其产生的影响进行分析，以确定液化可能性、液化稳定性、液化变形等指标。并且规范编制单位应该针对水面下地震作用下的砂土液化的物理原理、变形规律、破坏形式等进行分析研究，以给出基于数值模拟分析的针对性的判别及规定。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[S]，中国建筑工业出版社，北京，2010.
[2]《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）[S]，中国计划出版社，北京，1994.
[3]《核电厂抗震设计规范》（GB50267-97）[S]，中国计划出版社，北京，1998.
[4]《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）[S]，人民交通出版社，北京，1998.
[5]《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）[S]，中国电力出版社，北京，2009.
[6]《水力发电工程地质勘察规范》（GB50287-2006）[S]，中国计划出版社，北京，2008.
作者简介：徐宏，年龄：33岁，性别：男，出生年月：1982.8.9，籍贯：贵州兴义，职称：工程师，学历：大学本科，工作单位：深圳中广核工程设计有限公司，从事核电厂土建设计及设计管理工作。