砂土液化及其工程处理措施

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1、建筑结构抗震设计—课程论文题目结构抗震体系选择及延性改善措施学生姓名徐健峰学号09143524院系工学院土木系专业土木工程课程教师梁超锋完成日期2012-5-30砂土液化及其工程处理措施摘要:文中介绍了砂土液化的机理及影响液化的因素，阐述了砂土地震液化的判别方法及出现的一些问题，并提出各类建筑工程的抗液化措施，以供参考借鉴。关键词：液化判别；液化指数；液化等级；抗液化措施引言饱和砂土在地震、动荷载或其外力作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象为砂土液化。[1]我国地处环太平洋地震带和喜马拉雅一地中海地震带之间，属于地震易发区域。地震时，饱和砂土及粉土的

2、液化常引起建筑物的沉降、倾斜、甚至毁灭性的破坏。近10多年来，地球上发生的多起大地震，如1995年神户大地震、1999年土耳其地震及2008年我国四川汶川“5.12”大地震，都有大量的砂土液化发生，同时伴有不同程度的喷水冒砂，导致地面下沉、大规模滑坡以及结构地基基础破坏，给国家和人民群众带来了重大的损失。震害的经验表明，土壤液化是导致工程结构破坏的主要因素之一。二、砂土液化的机理及影响液化的因素1．液化的形成机理一、砂土液化的机理饱和松散的砂土在强烈地震作用下会产生急剧的状态改变和强度丧失,导致地面和建筑物的破坏,此即所谓的液化现象。饱和砂土是由砂和水组成的复合体系,在振动作用下,饱和砂土的液

3、化取决于砂和水的特性[2]。饱和状态的砂土，在承受一定强度的振动作用时，会由原来结构稳定状态向类似粘滞液状态变化。砂土液化的外观现象之一是喷砂冒水。喷砂点有的成群，有的成带。喷出的砂堆直径大者数米至十几米，小者仅数十厘米。由于地基液化，使高耸建筑物倾斜，民用房屋局部下沉。2．影响砂土液化的主要因素（1）土性：主要包括土的颗粒组成、颗粒形状、土的密度等。土的颗粒越粗，平均粒径越大，动力稳定性就越高。因此粗、中、细、粉砂的液化可能性逐级增大。同一级砂土中，颗粒的级配越好，即不均匀系数Cu越大，动力稳定性就越高，而Cu超过10的砂土一般较难发生液化。土中粘粒含量越高，粘性越大，土越不易液化，土的粘性

4、能使土粒维持稳定，当土的粘粒含量（粒径小于0．005mm的颗粒）百分率，在抗震设防烈度7度、8度和9度分别不小于10、13和16时，可判为不液化土。[3]砂土的密度是影响动力稳定性的根本因素，土的密度越高，液化的可能性越小。由于土的相对密度与标准贯入击数N之间存在直接联系，因此规范利用N值来判别砂土液化的可能性和确定液化等级。（2）埋藏：饱水砂层越厚，地震变密时所产生的超孔隙水压力越大，有可能排挤出孔隙水，则越易液化。液化砂层埋藏较深，当上覆以较厚的非液化粘性土层时，由于受到较大的覆盖层自重压力和侧压力，孔隙水压力很难上升到足以克服覆盖层压力的程度，因而抑制了液化，而直接出露于地表的饱水砂层最

5、易于液化。[5]此外，当薄层饱和砂层与粘性土层互层时，很少发生液化。由于地下水位以下的土悬浮减重，地下水埋深越大，越不易液化，反之越易液化。一般饱水砂层埋深大于20m时难于液化。根据规范，20m以下不考虑地震液化问题。[4]（3）动荷：主要指动荷波形、振幅、频率、持续时间以及作用方向等。地震的强度和历时是砂土液化的动力。显然，地震越强、历时越长，则越易引起砂土液化，而且波及范围越广，破坏越严重。砂（粉）土对液化的抵抗能力在冲击型波作用时最大，振动型波作用时次之，正弦波作用时最小。三、砂土地震液化的判别1．地震液化判别的方法从工程的抗震设计要求及地层土的物理力学性质，对饱和粉、细砂及粉土先进行初

6、步的判定。依据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）判定有液化可能性的，须进一步判定并给出液化等级，主要有以下方法：①标准贯人试验判别；②静力触探试验判别；③剪切波速试验判别；④土的相对密实度判别。[6]2．地震液化判别的问题地震液化是由多种内因（土的颗粒组成、密度、埋深条件、地下水位、沉积环境和地质历史等）和外因（地震动强度、频谱特征和持续时间等）综合作用的结果。目前各种判别液化的方法都是经验方法，都有一定的局限性和模糊性。如标准贯人试验本身的试验方法就不够标准，其方法的影响因素较多（地层厚度划分的准确性、标贯试验操作的规范性、钻杆长度的准确性及钻杆的型号等），因此标贯试验击数的离

7、散性较大，但液化判别公式（抗震规范公式）是在多次地震实测基础上建立起来的经验公式，因此标贯试验判别还是最基本的方法。但行业规范、地方性规范、勘察规范等都列出了用静力触探、剪切波速试验判别液化的经验公式，这些测试比较标准稳定，因此液化判别应强调“综合判别”。3．先横后纵的判别方法由于用标贯试验判别液化时离散性较大，受人为因素干扰较强，因此规范规定每个场地判别液化的勘探点不应少于3个，需作判别的土层中