地震液化饱和砂土层内部超静孔压理论分析

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1、地震液化饱和砂土层内部超静孔压理论分析刘金韬!"金晓媚#"武强!$!%中国矿业大学北京校区"北京!&&&’()#%中国地质大学环科系"北京!&&&’(*摘要+本文利用土力学,土动力学及地下水动力学中的有关原理"对砂土液化发生机制进行分析"提出了液化临界超静孔隙水压力随地震持续时间及埋深等内外因素变化的关系"并利用该理论对唐山地区液化的特征进行了分析研究"并且与实际资料作了比较-关键词+砂土液化)地震)超静孔隙水压力中图分类号+./0(1文献标识码+234567896+:;<=>?@ABCDA>?EF@GH;D>?>FJK;ELJHA@?MI=;NO@?<@NF;ACD

2、AC@FB;<=>?@B@?EMOCH?EP>I;OEJQ?>B@I@C?A=@NCDT>O@>I@C?>BC?MFHFIO>QAI>I@I;ONO;AAHO;CDF@GH;D>?EI=;EHO>I@C?CD;>OI=GH>U;>?E;BQL;EE;EE;NI=>O;NOCNCA;ER.=;<=>O>?MA=>?E@AIO@O;AIHE@;EP@I=I=;A>@EI=;COJ>?EO;EP@I=I=;E>I>RVWXYZ7[5+A

3、>?EF@GH;D>OI=GH>U;)HFIO>QAI>I@I;ONO;AAHO;$#*机理分析^引言当地震发生时"具有上述埋藏特征的砂土层在饱和砂土液化是地震作用下产生的一种震害现地震的往复震动作用下"砂土层下部被震实压密而象"一般表现为_喷水冒砂‘-在实际工程勘察当中"向上部排水"排入上部的水由于砂土层上面的覆盖常将一个地区按烈度分区根据特定的规范中所列方层隔水无法排出"而在砂土层内聚集起来"形成超静法进行液化判别-目前"判别方法有许多种"但都是孔隙水压力d!e"随着这种往复震动的持续"砂土层下通过实际样本统计和试验样本统计得出的经验或半部不断被压密

4、向上排水"上部超静孔压就会不断增经验方法"缺乏理论根据-因此"这些方法在实际判加"当超静孔压达到能够承担全部上覆土重时"砂土别当中效果往往较差"尤其对于强烈地震"判别结果层上部就会膨胀而顶起上覆土层"砂土层内最上层与实际情况相去甚远-砂就会处于悬浮状态"这时砂土层处于临界液化状本文与上述方法出发点不同"是从理论的角度态"若此时孔压还得不到消散"随着地震的持续"超对液化问题进行分析探讨-静孔压的增加会使处于悬浮状态砂的范围向深部扩展"当扩展到某一深度并且在地震停止之前"超静孔a液化临界超静孔压压在上覆土层薄弱处找到了突破口"悬浮状态的砂砂土液化是砂土的液态化表现"是饱和或接近土随水喷出

5、地表"孔压得以消散"这就形成了液化效饱和的砂土"在外部动荷载作用下"内部产生超静孔应而致灾-隙水压力"随动荷载的不断作用"超静孔隙水压力越若当地震结束时"超静孔压仍然不能突破上覆聚越高"至上覆荷载全部由水压承担时"这时砂土即土体的覆盖"地震结束后"超静孔压就会逐渐耗散"处于液化状态"若此时在上部覆盖层薄弱处找到突不会形成喷水冒砂现象"但实际上"这一深度以上的破口"超静孔压得到消散"就会在地表形成喷水冒砂砂土在地震中已经处于液化状态"只是没有形成液的现象"产生砂土液化-化效应而造成灾害-$!*可液化砂土层的先决条件b砂土层处于地下水位以下c砂土层要有一定的覆盖且相对隔水具有上述埋藏条件

6、的砂土层"也就具备了可能收稿日期+!\Q!#Q#&)修订日期+#&&&Q&#Q#1液化的先决条件-是否会产生液化"则取决于地震条作者简介+刘金韬$!]0Q*"男$汉族*"河北张家口人"博件及其它埋藏条件-士后"工程师R万方数据]工程勘察fghigjklmjnoplqgrimsnimhltuvwqgxmlsayyy年第z期化界限条件&!超静孔压模型的建立式#P%可以作为液化难易的一种判别模式,从在建立理论模型时须对砂土层做一些基本假式中可以看出,当某一砂土层-值知道以后,决定?设"液化发生难易的是砂土层的埋深与地面加速度&#$%砂土层均质各向同性&#’%压缩系数(看作当某一地区地

7、面加速度峰值:确定以后,砂土常数)’*层埋深越大,达到临界液化状态所需时间越长,反之&#+%地下水移动符合达西定律&根据土力学及土动力学原理,可得超静孔压积则越短Q而对于一定埋深的砂土层,地面加速度峰值累的微分方程:越小,使砂土层达到临界液化状态的时间越长,反’之则越短)O*/01/01&-.’34#56768592%:;<=>;1#$%/2/1式中"-水容重,C压缩率,CR模型的主要用途及意义?3@A#5BC?%,5BD?D?3EA#$8F%,F为孔隙比