地震的工程地质研究综合训练1-6(14页).doc

-地震的工程地质研究综合训练1-6-第 14 页综合训练一：地震的工程地质研究1）训练目的：（1）掌握地震及地震波的基础知识（2）通过分析案例的工程地质条件，分析场地地震效应；（3）计算地基岩（土）体的自振周期（卓越周期、特征周期），确定其对建筑物的影响；（4）砂土液化的判定2）要求：（1）训练内容：根据每组给定资料，分析该工程的工程地质条件，判断场地类别；计算等效剪切波速；计算卓越周期；判断场地液化情况，进行液化程度判别。（2）成果：各组根据所给资料完成上述所布置的任务，并按辽宁工程技术大学毕业设计论文格式要求排版，整理输出报告一份。包括：封面，目录，正文，参考文献等，如有必要，可增加附表、附图等。3场区工程地质条件3.1 场地地层划分本次勘察地层划分原则是A指廊、B指廊和主体统一进行地层划分，根据B指廊的勘察27个钻孔施工查明地层结构为：杂填土：杂色，松散，稍湿，以建筑垃圾为主，6#、24#、47#、73#孔局部为素填土，层厚0-3.6m。耕土：黄褐色、黑褐色，稍湿，以粘性土为主，植物根系发育，松散，层厚0-1.1m。粉质粘土：黄褐色，可塑，中等压缩土，无摇震反应，韧性、干强度中等，稍有光泽，含铁锰质结核，层厚0-9.9m。细沙：黄色、黄褐色，饱和，密实，均粒，级配差，成分为石英长石质，次棱角状，层厚0-1.7m。仅部分钻孔见到该层。中砂：杂色（黄色、黄褐色、深褐色），饱和，很密，颗粒均匀，级配差，次棱角状，成分为石英长石质，含少量粘粒，层厚2.1-8.0m。-1粉质粘土：黄褐色，可塑，无摇震反应，韧性、干强度中等，稍有光泽，含铁锰质结核，层厚0-0.3m。仅23#钻孔见到改层。-2细砂：黄褐色，饱和，中密，均粒，级配差，成分为石英长石质，次棱角状，含少量粘粒成分，层厚0-1.0m。仅6#钻孔见到该层。粉质粘土：杂色（黄色、黄褐色、黄绿色、灰色），可塑，无摇震反应，韧性、干强度中等，含铁锰质结核，层厚8.0-13.2m。粗砂：杂色（黄色、黄褐色、灰白色），饱和，很密，颗粒均匀，级配差，次棱角状，石英、长石质，含少量粘粒，层厚0-4.4m。粉质粘土：杂色（浅灰色、浅黄色、黄褐色），可塑，无摇震反应，韧性、干强度中等，稍有光泽，含铁锰质结核，层厚0.8-13.7m。-2粗砂：黄褐色，饱和，密实，颗粒均匀，级配差，次棱角状，石英、长石质，含少量粘粒，层厚0.2-2.2m。仅部分钻孔见到该层。-3粉砂：黄褐色，稍湿，密实，由石英长石质砂组成，次棱角形均粒结构，级配差，含粘性土较多，层厚0-3.4m。仅6#钻孔见到改层。-4粗砂：黄褐色，饱和，密实，颗粒均匀，级配差，次棱角状，石英、长石质，含少量粘粒，层厚0-2.7m。仅部分钻孔见到该层。粗砂：黄褐色，饱和，密实，颗粒均匀，级配差，次棱角状，石英、长石质，含少量粘粒，层厚0-10.0m。仅部分钻孔见到该层。-1粉质粘土：黄褐色，硬塑，无摇震反应，韧性，干强度中等，稍有光泽，含铁锰质结核，层厚0-1.2m。仅74#钻孔见到该层。-2细砂：黄褐色，稍湿，密实，均粒，级配差，成分为石英长石质，次棱角状，含粘性土较多，层厚0-6.5m。仅6#钻孔见到该层。花岗岩：强风化，黄褐色，中粗粒结构，块状构造，矿物成分已显著变化，主要矿物成石英、长石、角闪石，以次生矿物为主，节理裂隙很发育，用手可捻碎，层厚0-8.8m。仅6#、73#、75#钻孔见到该层。花岗岩：中风化，肉红色，中粗粒结构，块状构造，结构部分破坏，沿节， 风化裂隙发育，岩芯呈碎块状，本次勘察未穿过该层。仅6#钻孔见到该层。表3-6 土层分层评价表Table 3-6 The soil layered evaluation土层名称岩土状态土的类别土层剪切波速Vs平均值（m/s）等效剪切波速Ves（m/s）覆盖层厚度（m）场地类别杂填土松散中软土174粉质粘土可塑中硬土274-1粉质粘土可塑中硬土251细砂密实中硬土445中砂很密中硬土346-1粉质粘土可塑中硬土260-2细砂密实中硬土413粉质粘土可塑中硬土302粉质粘土可塑中硬土345细砂很密中硬土410粗砂很密中硬土438粉质粘土可塑中硬土370粉质粘土可塑中硬土385-2粗砂很密中硬土428表3-3 岩土体物理力学指标评价表Table 3-3 Rock mass physical and mechanical index evaluation土层名称岩土参数频数最小值最大值平均值标准值采用值岩土状态粉质粘土塑限Wp/%4616.5029.1020.4721.0621.06可塑中压缩性液性指数I460.100.680.440.470.47含水率W/%4620.1037.0026.4127.3427.34孔隙比e460.591.020.760.790.79压缩系数a/MP460.230.500.350.330.33压缩模量Es/MPa464.007.405.135.305.30粘聚力Cq/kPa3022.5042.0032.8031.1331.13内摩擦角q/°3016.5018.6017.2717.0317.03重力密度r/kN·m-34617.7520.2019.1719.3019.30重型动力触探标准贯入 425.0912.817.657.157.00-1粉质粘土塑限Wp/%2618.00 23.60 20.33 20.80 20.80 可塑中压缩性液性指数I260.50 0.86 0.64 0.67 0.67 含水率W/%2625.00 34.40 29.36 30.26 30.26 孔隙比e260.71 1.04 0.84 0.87 0.87 压缩系数a/MP260.31 0.61 0.42 0.40 0.40 压缩模量Es/MPa263.00 5.50 4.42 4.61 4.61 粘聚力Cq/kPa1620.00 32.00 25.97 24.36 24.36 内摩擦角q/°1613.70 17.50 16.51 16.01 16.01 重力密度r r/kN·m-32617.46 19.71 18.76 18.95 18.95 重型动力触探标准贯入193.54 6.00 5.01 4.76 4.50 细砂重型动力触探610.23 19.18 14.60 11.68 11.50 密实标准贯入中砂重型动力触探695.36 23.97 16.07 14.93 14.50 很密标准贯入土层名称岩土参数频数最小值最大值平均值标准值采用值岩土状态-1粉质粘土液性指数I30.530.060.290.29可塑中压缩性含水率W%326.9019.9023.9323.93孔隙比e30.760.570.690.69压缩系数a/MP30.290.130.230.23压缩模量Es/MPa311.706.007.977.97粘聚力Cq/kPa）339.3010.5026.2726.27内摩擦角q/°317.9014.1016.2316.23重力密度r r/kN·m-3320.3019.1219.5819.58重型动力触探标准贯入17.007.00-2细砂重型动力触探36.9414.8611.39.10密实标准贯入 液性指数I480.100.670.370.410.41可塑中压缩性正常固结含水率W/%4820.1031.1025.2925.3925.39孔隙比e480.610.910.720.740.74压缩系数a/MP480.130.410.290.270.27压缩模量Es/MPa484.4012.506.216.596.59先期固结压力Pc6475.70601.60537.7498.3498.0粘聚力Cq/kPa3026.5041.0034.0332.7832.78内摩擦角q/°3016.2019.6017.3417.0517.05重力密度r r/kN·m-34818.3420.2019.4919.5919.59重型动力触探标准贯入3916.0039.0025.4124.0124.00粗砂重型动力触探238.5224.3617.7515.9415.50很密标准贯入土层名称岩土参数频数最小值最大值平均值标准值采用值岩土状态粉质粘土液性指数I45-0.020.490.280.300.30可塑中压缩性正常固结含水率W/%4518.5031.2024.8325.4725.47孔隙比e450.580.860.700.720.72压缩系数a/MP450.100.360.240.220.22压缩模量Es/MPa444.8014.507.778.468.46先期固结压力Pc5782.301195.4885.3833.8833.8粘聚力Cq/kPa3031.0042.5036.3535.3635.36内摩擦角q/°3016.5019.3017.8617.6017.60重力密度r r/kN·m-34518.6320.2019.6119.7119.71重型动力触探标准贯入1215.4521.1919.3718.5918.50-2粗砂重型动力触探414.8624.7619.02Www216.50很密标准贯入-3粉砂重型动力触探312.0921.5917.1014.50很密标准贯入-4粗砂重型动力触探511.6931.8919.9315.50很密标准贯入粗砂重型动力触探415.6524.3619.9117.50很密标准贯入-1粉质粘土重型动力触探标准贯入115.6215.50-2细砂重型动力触探412.6723.9718.8215.50很密标准贯入花岗岩重型动力触探强风化标准贯入278.0079.0078.5078.50土层名称厚度范围（m）厚度（m）土层剪切波速Vs平均值（m/s）埋深（m）杂填土03.61.81740粉质粘土09.94.952741.8-1粉质粘土00.30.152516.75细砂01.70.854456.9中砂2.18.05.053467.75-1粉质粘土00.30.1526012.8-2细砂01.00.541312.95粉质粘土01.00.530213.45粉质粘土8.013.210.634513.95细砂01.70.8541024.55粗砂04.42.243825.4粉质粘土0.813.27.037027.6粉质粘土0.813.77.2538534.6-2粗砂0.22.21.242841.851.计算等效剪切波速 因为最大剪切波速为445m/s<500m/s,故取20m 等效剪切波速公式：等效剪切波速，m/s；地基的计算土层厚度，一般取地面至剪切波速>500m/s，且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于500m/s的涂层顶面距离，当这一厚度大于20m时，取20m；t剪切波速从地面至计算深度的传播时间，s；计算深度范围内第i层土的厚度，m；计算深度范围内第i层土的剪切波速，m/s，应实测求得；n计算深度范围内土层的分层数。t=1.8/174+4.95/274+0.15/251+0.85/445+5.05/346+0.15/260+0.5/413+0.5/302+6.05/345 =0.07s故=20/0.07=286m/s.2.判断场地类别 判断场地类别可按照多层土按厚度加权的平均剪切波速作为分类指标。按下表划分场地类别时，浅层土的平均剪切波速可取地表以下15m范围内的各层土按厚度的加权平均剪切波速值。 场地分类表浅层岩土类型覆盖层厚度H/m浅层岩土/(m·)H<33<H<99H<80H80坚硬岩土>500_中等土层250<500125<250软弱涂层<125计算平均剪切波速： =(1.8*174+4.95*274+0.15*251+0.85*445+5.05*346+0.15*260+0.5*413+0.5*302+1.05*345)/20=306m/s 覆盖层厚度H=15m，9H<80，=306m/s,250<500， 查上表可得该场地等级为级。3.卓越周期计算第层杂填土，仅在6#、24#、47#、73#孔局部为素填土，可知杂填土并非全场覆盖的土层，故不用杂填土层计算卓越周期； 耕土无土层剪切波速，无法计算卓越周期；故使用粉质粘土来计算卓越周期。卓越周期T可由表土层剪切振动微分方程导出： H为表土层厚度； 为该表层土的剪切波速度。 故4.判断场地液化情况 该场地设计烈度为级，其设计基本地震加速度为0.10g。 查下表可得液化判别标准贯入锤击数基准值=7.设计基本地震加速度/g0.100.150.200.300.40/击710121619 使用标贯判别法，利用下式计算临界标准贯入击数： 式中： 为饱和土标准贯入点深度，即土的埋深； 为地下水位埋深； 如实际贯入击数N>,则不液化，反之即液化。因耕土为稍湿，而细沙为饱和，故估计地下水 位埋深为6.8m。故可得各土层的值，详见下表。土层名称（m）（m）临界标准贯入击数实际贯入击数N是否液化粉质粘土7.156.8942不液化-1粉质粘土4.766.8719不液化细砂11.686.8136液化中砂14.936.81669不液化-1粉质粘土0.296.891液化-2细砂9.106.8133液化粉质粘土6.596.82439不液化粗砂15.946.81723不液化粉质粘土18.596.81912液化-2粗砂16.506.8194液化