地震砂土液化探究现状和展望

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1、地震砂土液化探究现状和展望　　摘要：总结地震作用下饱和砂土的液化机理、影响因素，归纳和评述了国内外砂土液化的判别方法和研究现状，并提出砂土液化的研究趋势及值得关注的问题，为今后砂土液化的研究和治理提供的理论依据。关键词：地震作用，砂土液化，液化机理，判别方法中图分类号：TU411文献识别码：A基金项目（IS201356135）ResearchStatusandExpectationofSeismicLiquefactiononSandSoilsHUQing（1.KeyLaboratoryofEarthquakeGeodesy,Insti

2、tuteofSeismology,CEA,Wuhan,430071,China2.WuhanInstituteofEarthquakeEngineering,Wuhan,430071,China）Abstract：Inthispaper,theadvancesinseismicliquefactionresearchonsandsoilsarereviewed.Thisstudyinvolvesthemechanismofliquefaction,theinfluencefactorsofliquefactionandthecriter

3、iaofliquefaction.ThentheAuthorproposesliquefactionresearchtrendsandnotableissues,in9ordertoprovidetheoreticalbasisforthefutureresearchandgovernance.Keywords：seismicaction,liquefactiononsandsoil,mechanismofliquefaction,criteria液化是地基基础震害的重要原因之一。砂土液化现象作为地震灾害的一种主要形式，常常会引起建筑物

4、基础的不均匀沉降及结构的破坏，造成严重灾害和人员伤亡。近几十年来国内大震（1975年海城地震、1976年唐山地震、1999年台湾集集地震[1]、2008汶川地震等）都发生了严重的液化破坏，大规模的液化造成无数建筑物、桥梁、道路与管线等的严重损坏，引起了工程界对土壤液化的高度重视，并在液化研究领域取得丰硕的成果。合理判别场地砂土液化情况，对于建筑场地的选择及液化防护措施的选取至关重要。1砂土液化机理及影响因素1.1砂土液化的定义砂土液化明确的定义最早由美国土木工程师协会岩土工程分部土动力学委员会（1978年）[2]提出，其对“液化”的定义

5、为，“液化是任何物质转化为液体的行为或过程”。日本土力学与基础工程学会（1985）给出的液化定义是，“饱和砂土由于孔隙压力的升高而引起剪切强度丧失和有效应力降低，这种状态称为液化”9。汪闻韶给无粘性土液化的定义是，“物质从固体状态转化为液体状态的行为和过程”。土体液化主要在饱和无粘性土或稍具粘性的土中发生。在不排水条件下，在重复或单方向的荷载作用下，其超孔隙水压力增加，有效应力减小，抗剪强度降低甚至消失，由固体状态转变为液体状态。1.2砂土液化机理一般认为可液化土层在遭受地震等震动载荷的反复作用后，松散的土体颗粒将重新排列，振动密实，同

6、时引起土体内孔隙水压力不断的累积增大，使土体的有效应力降低，当超静孔隙水压力增大到与上覆非液化土层压力相等时，土的抗剪强度就完全丧失，发生液化。目前，砂土液化的典型机理主要有三种：砂沸(soilliquefaction)：砂沸是当饱和砂沉积体中的孔隙水压力，由于地下水头变化而上升到等于或超过它的上覆压力时，该饱和砂沉积体就会发生上浮或“沸腾”现象，并且全部丧失承载能力，这个过程与砂的密实程度和体积应变无关，而是渗透压力引起的液化。流滑（flowslide）：流滑是饱和松砂的颗粒骨架在单程剪切作用下，呈现出不可逆的体积压缩，在不排水条件下

7、，引起孔隙水压增大和有效应力减小，最后导致“无限度”的流动变形，主要发生在疏松而排水不畅的饱和无粘性土中。（3）循环活动性(cyclic9mobility)：循环活动性主要曾被发现于相对密度较大（中密以上到紧密）的饱和无粘性土的固结不排水循环三轴或循环单剪切和循环扭剪试验中。它主要与试件在循环作用中的剪缩和剪胀交替变化有关，从而形成了间歇性瞬态液化和有限度断续变形的格局。最近研究表明：土体液化破坏是渐进发生，即当土体内部局部区域发生液化时，抗剪强度迅速下降，故应力发生重分布，随后附近区域也发生液化，最终导致建筑物破坏。因此，上述液化机理

8、既有所差别，又相互联系，在液化研究中需全面考虑。1.3砂土液化影响因素土在地震作用下是否液化，主要与土的性质、地震前的应力状况、震动的特性等因素有关。图1总结了土体液化的已知因素。由图可见，地基液化影响因素