饱和砂土地震液化机理分析及地基处理的应用

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1、20132013第8卷第3期技术应用Vo1.8No.3饱和砂土地震液化机理分析及地基处理的应用赵洪1，伊丽娟2（1.山西大同大学煤炭工程学院，山西大同037003；2.大兴安岭职业学院，黑龙江加格达奇165000）摘要：饱和砂土在地震荷载作用下极易发生液化,对工程建筑造成危害。本文探讨了地震力作用下饱和砂土的液化机理。通过实例说明CFG桩和碎石桩共用具有明显的抗液化效果，并提出CFG桩和碎石桩抗液化，需进一步研究的问题。关键词：地震；砂土液化机理；地基处理；碎石桩中图分类号：P642.2文献标识码：A

2、文章编号：1007-1903（2013）03-0058-030引言是在地震荷载作用下产生的孔隙水压力不能及时消散，造成地基的喷砂冒水或砂土由原来的固体状态转变为液地震是最常见的地质灾害，它除了本身的破坏性以体的流动状态。外，还可以引发许多次生灾害，砂土液化就是其一。砂土砂土是一种散体物质，它主要依靠颗粒之间的摩擦液化给建筑工程产生了很大的破坏作用，必须加以重视，力承受外力和维持本身的稳定;而这种摩擦力主要取决于并减轻砂土液化的危害。如1964年日本新泻(Niigata)发生颗粒之间的法向应力：的7.6

3、级地震，由于靠近河岸大面积砂土地基发生液化，τ=σtan（1）大量建筑物遭到破坏，坍毁房屋2130栋，严重损坏6200水是一种液体，它能承受极大的法向应力，但不能承栋，轻度损坏31200栋；1966年我国邢台发生的6.7级地受剪应力，且体积难于压缩。震，沿着滏阳河及支流两岸，在南北长约60km，东西宽约饱和砂土由于孔隙水压力的作用，其抗剪强度将10～20km的地区内，发生砂土液化，引起的喷砂冒水造成小于干砂的抗剪强度：[1]了大量的堤防坍滑，河道、建筑物破坏；1976年我国唐山（2）发生的7.8级强地

4、震，震后数分钟地表开始大面积砂土液式中：为有效法向应力，显然<。化，喷水、冒砂达数小时，引起地表开裂与下沉，并最终使在地震力作用下，疏松的饱和砂土在剪应力的反复建筑物成片裂塌。我国是一个多地震的国家，在以往的多作用下，砂粒间相互位置产生调整，使砂土趋于密实，以次强烈地震中，由于砂土液化造成的各种损害相当严重。期最终达到最稳定的紧密排列状态。砂土要变密实就势必排水。在急剧的周期性荷载作用下，所伴随的孔隙度1砂土液化的机理减小都要求排挤出一些水，且透水性变差。在砂土透水性不良而排水不通畅的情况下，则前一周

5、期的排水尚未饱和砂土是砂和水的复合体系。饱和砂土在地震荷完成，下一周期的孔隙度减小又产生了，由于孔隙水来不载作用下会发生液化，其原因在于：一是地基的密实度不及排出(相当于不排水条件)，而水又是不可压缩的，于是足，在动荷载作用下孔隙水压力上升，土体的有效应力降就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。此时砂土的低，颗粒处于悬浮状态，使地基承载力不足，变形增大;二抗剪强度为：作者简介：赵洪(1979-)，男，,硕士，研究方向：岩土工程。5820132013Vo1.8No.3赵洪等：饱和砂土地震液化机理分析及

6、地基处理的应用第8卷第3期（3）式中：为因振动而产生的剩余孔隙水压力；为总孔隙水压力。显而易见，随振动持续时间的增长，剩余孔隙水压力不断增大，砂土的抗剪强度不断降低，甚至完全丧失，呈现为稀砂(泥)浆状态。饱和砂土振动液化后，随着孔隙水的逐渐排出，孔压逐渐消散，土粒逐渐沉降堆积，重新排图2水平土层中土单元的应力状态列成较为密实的状态。（如图1所示）2砂土液化的主要影响因素在地震力的作用下，砂土是否会发生液化以及液化的危害程度，主要与砂土本身的物理性质、埋藏条件及地震等因素有关。（1）对砂土液化有影响的土

7、的物理力学性质主要包括砂土颗粒的大小、密实度、不均匀系数等，一般来说，砂土颗粒越大，发生液化的可能性就越低，颗粒越小，发生液化的可能性就越高，颗粒较大，孔隙水容易排出，所以粗砂以上的砂土发生液化的概率很低；密实度是影响图1液化过程示意稳定性的根本因素，密实度越高，发生液化的可能性就越小，反之则越大，砂土密实度大小的直接表现为标准贯入在工程实践中，一般都采用砂土的抗剪强度与作击数的多少，同一种砂土，密实度越高，标准贯入击数则用于该土体上的往复剪应力的比值来判定砂土是否发越大，发生液化的可能性越小，危害也

8、越小；不均匀系数生液化。大小和方向随时间不断变化，其对单元体的作越大，密实度一般就越高，发生液化的概率就越小。用方式如图1所示。（2）砂土的埋藏条件对液化也有很大影响，一般来τ当>，即τ>1时，不会产生液化。说，砂土层越厚，发生液化的可能性就越大，危害也越d大；砂土上方覆盖非液化土层越厚，砂土所受到自重压力τ当=，即τ=1时，处于临界状态，砂土开始发生就越大，孔隙水压力上升到足以克服自重压力的程度就d剪切破坏，此时称为砂土的初始液化状态。砂土的抗剪强越困