《砂土液化》word版

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1、浅述地震液化摘要：砂土液化是地震中常见的灾害，本文基于大量文献，结合汶川地震中砂土液化实例，浅述液化宏观现象、液化机理、液化影响因素、砂土地基液化判别、处理砂土液化的工程措施以及液化问题研究的发展。关键字：地震液化汶川我国是一个地震多发的国家，其中1976年7.8级的唐山大地震和2008年8.0级的汶川大地震是最为国人所知。这两次大地震破坏性强，波及范围广，损失严重。在这两次地震中，都出现了大面积的砂土液化，地表开裂下沉，从而导致大量建筑物遭到破坏。由此可见，地震中液化是岩土地震工程研究中不可避免的问题。从60年代开始，地震液化问题就一直是土木工程抗震

2、领域的一个热点的研究话题，也是具有重大理论价值和实用意义的一个难点研究。此外，在学习地震工程学过程中，陈国兴老师以及孙田学长都介绍了地震液化的相关内容和试验。1．地震液化的宏观现象从地震工程学的角度出发，地震灾害可以分为直接震害和间接震害，直接震害又包括地表破坏和工程结构破坏，地表破坏主要指地表变形产生相对位移引起的结构破坏。而砂土液化则是引起地面变形的主要原因之一。地震引起的饱和砂土振动孔隙水压力达到上覆土压力时，松散的饱和砂土将完全抗剪能力，此时，地下水就从地下喷出，同时夹带大量泥沙，形成所谓的喷砂冒水现象。如果饱和砂土层埋深较浅，地基承载能力就会

3、急剧下降，甚至完全损失，从而导致结构物迅速下沉、倾斜，引起严重破坏。地震中，液化会伴随着喷水冒砂、地面塌陷、地裂缝等宏观现象。根据大量学者调查研究，结合汶川大地震，简单介绍地震中液化宏观现象。①喷砂冒水判定场地是否发生液化，最明显直接的证据就是喷水冒砂，而喷水的高度、时间以及喷砂量能够在一定程度上反映液化层的深度、厚度等情况。根据统计，汶川地震液化中，喷水高度从几十厘米到十几米不等，其中1～3m左右居多。另外，此次地震液化喷水时间一般仅持续几分钟，但也有个别比较长的。如在什邡市思源村、广汉市双石桥村，地震后一个多月，仍有冒水现象，而在乐山市新联村，冒水

4、现象持续3个月之久。原因尚待查明。此次地震喷砂形式有以往常见的形似火山的喷出砂堆，也有串珠式的喷砂孔。与以往地震相比，此次地震液化喷砂量总体不大，一般均小于5m3，但在有井和池的地方出现较大喷砂量。例如，在绵竹市兴隆镇，有60余口井在震后被埋，井中有大量砂土填充物。在什邡市思源村，一个50m×20m×2m的游泳池，地震前池中干涸，震中液化使池底拱起，砂水混合物填充池内，使得游泳池目前只有1m深，池边有近50m长的裂缝，并有约5m3的喷砂。②地面塌陷喷水冒砂后，地下砂土流失，较容易形成坑陷，汶川地震中发现十余个村庄有典型的液化导致塌陷现象出现。在绵竹市祥

5、柳村，主震时方圆300亩范围内农田有喷砂冒水现象，并出现直径3～4m、深1～2m塌陷坑8处，坑边有砾石喷出，主震一两个月之后仍有新塌陷形成。在Ⅵ度区的眉山地区洪雅县菜地坎村，5月14日（主震后第三天）中午12时水稻田中冒水，水柱高度30cm，持续1min之后突然下陷，形成一个直径2m深2m的大坑。③地裂缝汶川地震中，70%～80%的液化场地均伴有地裂缝产生，裂缝长短不一，从100～200m到数公里。此次汶川地震中伴有地裂缝的情况则更为普遍。正因为如此，此次地震中液化场地上的工程结构基本上都遭到破坏，如结构开裂和沉降等，液化起到了加重震害的作用。像在唐山

6、和海城地震中液化场地对房屋的减震作用，本次地震中到目前为止仍未发现。以上都是研究者根据喷水冒砂、塌陷和地裂缝等宏观现象为依据得到的结果。实际上，地表未出现喷水冒砂、塌陷等宏观现象并不意味着土层中没有发生液化。因此对如何准确的确定和识别场地是否液化的问题，需要探求新的方法和测试手段。1．砂土液化机理地震液化，是指在地震时土体表现出液体特征的现象。地震时，剪切波由于下卧岩土层向上传播，并且在土体中引起交变应力，从而产生振动孔隙水压力，这是饱和砂土液化的主要原因。在地震作用下，饱和砂土发生液化必须同时具备两个基本条件：①震动强度足以使土体结构破坏。这主要取决

7、于地震动的强度和持续时间、土体强度、上覆土压力大小等；②土体结构破坏后，振动孔隙水压力随应力循环次数的增加而逐渐上升，其大小最终足以使饱和砂土出现局部的或全部消失抗剪能力。振动孔隙水压力上升与否以及上升的幅度受诸多因素的影响，比如，土体在震动过程中发生剪胀还是剪缩，土体排水条件的好坏等。饱和砂土液化机理大致分为三种：第一种是循环流动性，在循环剪切过程中，由于体积剪缩与剪胀交替作用引起孔隙水压力时升时降，从而造成的间隙性液化和有限制的流动性变形现象，主要发生在中密和较密的饱和无黏性土中。而这一机理在Seed和Lee的饱和密砂固结不排水动三轴试验中得到证实

8、，循环荷载作用初期的累积剪缩以及后期的加载剪胀的交替作用，形成了循环流动性，它的产生与砂土的密