1、砂土液化,XXX2015XXXXXX,1,形成機(jī)理,影響因素,砂土液化,主要概述,防護(hù)措施,2,概念:飽水砂土在地震、動(dòng)力荷載或其它外力作用下，受到強(qiáng)烈振動(dòng)而喪失抗剪強(qiáng)度。使砂粒處于懸浮狀態(tài)，致使地基失效的作用或現(xiàn)象稱為砂土液化。,主要概述,3,地震導(dǎo)致砂土液化往往是區(qū)域性的，可使廣大地域內(nèi)的建筑物遭受毀壞。 疏松砂土受到振動(dòng)時(shí)有變密的趨勢(shì)，如砂的空隙是飽水的，要變密必需從空隙中排出一部分水，如砂粒很小，整個(gè)砂體的滲透性不良，瞬間振動(dòng)變形需從空隙中排除的水來不及排出，結(jié)果使砂體中空隙水壓力上升，砂粒間有效應(yīng)力降低，當(dāng)有效應(yīng)力為零時(shí)，砂粒完全懸浮水中，喪失強(qiáng)度和承載能力。,4,1）地面下沉：飽水

2、疏松砂土因振動(dòng)而趨密實(shí)，地面隨之下沉。,2）地表塌陷：地震時(shí)砂土中空隙水壓力劇增，當(dāng)砂土出露地表或其上覆土層較薄時(shí)，即發(fā)生噴砂冒水，造成地下淘空，地表塌陷。,3）地基土承載力喪失：持續(xù)的地震動(dòng)使砂土中空隙水壓力上升，導(dǎo)致砂土粒間有效應(yīng)力下降，當(dāng)有效應(yīng)力為零時(shí)，砂粒處于懸浮狀態(tài)，喪失承載能力，地基失效。,4）地面流滑：斜坡上若有液化砂土層分布時(shí)，地震會(huì)導(dǎo)致液化流滑，使斜坡失穩(wěn)。,砂土液化 主要危害,5）涌砂。,5,日本新瀉1964年地震時(shí)砂土液化影響。這些設(shè)計(jì)為抗震的建筑物傾斜而未受損壞。,6,1999年臺(tái)灣7.6級(jí)地震，臺(tái)中港大面積地基液化，碼頭到處可見沉陷和裂縫。,7,砂土液化的形成機(jī)理,液

3、化狀態(tài)的產(chǎn)生 對(duì)一般砂土（干砂），其抗剪強(qiáng)度為： 對(duì)飽水砂土，由于孔隙水壓力Pw0的作用，其抗剪強(qiáng)度小于干砂的抗剪強(qiáng)度： 在地震動(dòng)情況下，疏松飽和砂土在剪應(yīng)力反復(fù)作用下趨密實(shí)，最終達(dá)到最穩(wěn)定的緊密排列狀態(tài)砂土。要變密實(shí)就勢(shì)必排水，如砂粒很小，透水性不良而排水不暢，會(huì)產(chǎn)生剩余空隙水壓力或超空隙水壓力，此時(shí)砂土的抗剪強(qiáng)度為： 此時(shí)其抗剪強(qiáng)度更低了。隨震動(dòng)持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)，剩余空隙水壓力不斷增大，使砂土抗剪強(qiáng)度不斷降低，甚至完全喪失。,8,各地的砂土液化現(xiàn)象,9,液化狀態(tài)的判定,在實(shí)際工程中，一般采用砂土的抗剪強(qiáng)度與作用于該砂土體的往復(fù)應(yīng)力d的比值來判定砂土是否發(fā)生液化: 當(dāng) d時(shí),不產(chǎn)生液化; 當(dāng)=d

4、時(shí),處于臨界狀態(tài)，砂土開始發(fā)生剪切破壞，此時(shí)稱為砂土的初始態(tài)； 當(dāng)d時(shí)，處于液化狀態(tài)，特別的當(dāng)/d =0時(shí)，砂土顆粒間將脫離接觸而處于懸浮狀態(tài)，即為完全液化狀態(tài)。,10,111,土的類型及性質(zhì),二,飽和砂土的埋藏分布條件,地震動(dòng)的強(qiáng)度及歷時(shí),影響砂土液化的因素,一,三,11,粒度 粉、細(xì)砂土最易液化；高烈度時(shí)，亞砂土、輕亞粘土、中砂也可液化。我國(guó)90%發(fā)生在粉組、砂、亞砂土中。粉粒含量40%時(shí)，極易液化；粘粒含量12.5%時(shí)，極難液化。宏觀考察資料表明極易液化土的特征是：平均粒度0.02-0.10mm，=2-8，粘粒含量10%。粉粒含量大有助于液化，粘粒含量大則不易液化。 案例：我國(guó)對(duì)邢臺(tái)、通

5、海和海城地震砂土液化的78件噴砂樣品粒度分析表明，粉、細(xì)砂土占57.7，亞砂土(Ip7)占34.6%，中粗砂土及輕亞粘土(Ip=7-10)占7.7，而且全部發(fā)生在烈度為度區(qū)內(nèi)。 唐山地震時(shí)天津市區(qū)為度區(qū)，出現(xiàn)許多亞砂土和輕亞粘土液化現(xiàn)象。,1）土的類型及性質(zhì),12,密實(shí)度 松砂極易液化，密砂不易液化。相對(duì)密度Dr80%時(shí)，不易液化。 式中：e為天然孔隙比：emax和emin分別為最大、最小孔隙比。 成因及年代 多為沖積成因的粉細(xì)砂土，如濱海平原、河口三角洲等。 沉積年代較新：結(jié)構(gòu)松散、含水量豐富、地下水位淺。 根 據(jù)我國(guó)一些地區(qū)液化土層的統(tǒng)計(jì)資料；最易發(fā)生液化的粒度組成特征值是：平均粒徑(d5

6、0)為0.020.10mm，不均粒系數(shù)()為2-8，粘粒含量小于10%。,13,14,2）飽和砂土的埋藏分布條件,埋藏條件包括：砂層厚度、上覆非液化土層厚度（即埋藏深度）、地下水埋深。,砂層上覆非液化土層愈厚，液化可能性愈小。一般埋深大于10-15m以下就難以液化了。當(dāng)液化砂層埋藏較深，上覆以較厚的非液化粘性土層時(shí)抑制了液化，而直接出露地表的飽水砂層最易于液化。 砂層越厚越易液化。 地下水位埋深愈大，愈不易液化。實(shí)際上，地下水埋深3-4m時(shí)，液化現(xiàn)象很少，一般把液化最大地下水埋深定為5m。,15,地震愈強(qiáng)，歷時(shí)愈長(zhǎng)，則愈易引起砂土液化，而且波及范圍愈廣，破壞愈嚴(yán)重。,01, 度以下地區(qū)很少有液化現(xiàn)象； 度區(qū)只能使疏松的粉、細(xì)砂層液化；而 度以上地區(qū)才能使粗粒及粘粒含量較高的土液化。,02,強(qiáng)度很高的地區(qū)即震中區(qū)附近，因地振動(dòng)以垂直為主，也不易產(chǎn)生液化。液化范圍（液化最遠(yuǎn)點(diǎn)，以震中距R表示，Km）lgR=0.77M- 3.6 式中，M為震級(jí)(一般M6)；R為液化最遠(yuǎn)點(diǎn)的震中距(Km)。,3）地震活動(dòng)的強(qiáng)度及歷時(shí),16,防護(hù)砂土地震液化的常用措施有：慎重選擇建筑場(chǎng)地、地基處理及基礎(chǔ)類型選擇等。,在強(qiáng)震區(qū)，對(duì)于建筑場(chǎng)地應(yīng)慎重選擇。尤其是重大建筑物損壞店后果嚴(yán)重；建筑場(chǎng)地應(yīng)盡量避開可能液化土層分布的地段。,一般應(yīng)以地形平坦