尾矿坝的液化势指数LPI (Liquefaction Potential Index)
《计算岩土力学》每日阅读 (2023.10.28)
1. 引言
液化势指数LPI (Liquefaction Potential Index) 是根据可液化区域的宽度和深度以及历史上的液化案例来衡量液化效应的评价指标，LPI用来量化液化的严重程度，并预测液化易发区域的液化损伤或破坏势，它最初由 Iwasaki 等人于 1978 年提出。LPI 对土剖面深度上的液化势进行积分，预测整个土层的性能，而不是特定深度上的单个土层，它将CPT测试推断出的可液化材料的深度、厚度和安全系数合并为一个参数。液化势指数LPI的计算方法是将安全液化系数沿着地表以下0至20m深度进行积分而得。为了评估 LPI，根据所获得的安全系数对每个钻孔位置进行评估，以预测液化在相关地点地表造成破坏的可能性。研究显示，当 LPI 等于或超过 5 和 15 时，地表出现液化现象的概率分别为 58% 和 93%。(2) 如果 0 < LPI <5, 发生液化的可能性较低(3) 如果 5 < LPI < 15, 发生液化的可能性较大
CPT分析最基础的解释工作是土类型(SBT, Soil Behaviour Type)划分，Dr. Robertson(1986)最早提出的SBT划分方法仍在实践中使用。1986版的SBT如下图所示：可以看出，在这个SBT图中，尾粉土1和尾粉土2看作是同一个土层7，即"Slity Sand to Sandy Silt(粉砂到粉土)";其余的地层划分为8，即"Sand and Silty Sand(砂和粉砂)"。归一化的SBT显示出更详细的地层特征，特别是2016的判别方法。
如上图所示，LPI需要计算液化安全系数，目前使用四种方法计算液化安全系数。
液化评价需要输入地震参数，根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)，场地的地震峰值加速度为0.20g，震级按过去曾经发生过的最大M6.1级估算，比较难以决定的参数是地震后的地下水位究竟能上升多少，如果震后水位上升到坝顶，不需计算就可以判断肯定会出现液化现象。目前的水位是15m，假定地震后水位上升至4m。Robertson建议的两种方法计算的结果偏小，意味着在上述条件下液化危险非常小；而Idriss and Boulanger (2008) 和 Boulanger and Idriss (2014) 计算的结果偏大，LPI>5，意味着有液化的可能性，但是并不太高。
地震后的地下水位极大地影响着LPI的值，在上述计算中，如果按照LPI的值估计，液化概率是50%；假定地下水位上升至3m，则每种方法计算的LPI均大于5,意味着液化概率为100%。
