1、.1砂土液化XXX2015XXXXXX.2形成機理形成機理影響因素影響因素砂土液化砂土液化主要概述主要概述防護措施防護措施.3概念概念: :飽水砂土在地震、動力荷載或其它飽水砂土在地震、動力荷載或其它外力作用下，受到強烈振動而喪失抗剪外力作用下，受到強烈振動而喪失抗剪強度。使砂粒處于懸浮狀態，致使地基強度。使砂粒處于懸浮狀態，致使地基失效的作用或現象稱為砂土液化。失效的作用或現象稱為砂土液化。主要概述主要概述.4 地震導致砂土液化往往是區域性的，可地震導致砂土液化往往是區域性的，可使廣大地域內的建筑物遭受毀壞。使廣大地域內的建筑物遭受毀壞。 疏松砂土受到振動時有變密的趨勢，如疏松砂土受到振動時

2、有變密的趨勢，如砂的空隙是飽水的，要變密必需從空隙中排砂的空隙是飽水的，要變密必需從空隙中排出一部分水，如砂粒很小，整個砂體的滲透出一部分水，如砂粒很小，整個砂體的滲透性不良，瞬間振動變形需從空隙中排除的水性不良，瞬間振動變形需從空隙中排除的水來不及排出，結果使砂體中空隙水壓力上升，來不及排出，結果使砂體中空隙水壓力上升，砂粒間有效應力降低，當有效應力為零時，砂粒間有效應力降低，當有效應力為零時，砂粒完全懸浮水中，喪失強度和承載能力。砂粒完全懸浮水中，喪失強度和承載能力。.51 1）地面下沉：飽水疏松砂土因振動而趨密實，地面隨之地面下沉：飽水疏松砂土因振動而趨密實，地面隨之下沉。下沉。2 2）

3、地表塌陷：地震時砂土中空隙水壓力劇增，當砂土出地表塌陷：地震時砂土中空隙水壓力劇增，當砂土出露地表或其上覆土層較薄時，即發生噴砂冒水，造成地下露地表或其上覆土層較薄時，即發生噴砂冒水，造成地下淘空，地表塌陷。淘空，地表塌陷。3 3）地基土承載力喪失：持續的地震動使砂土中空隙水壓力地基土承載力喪失：持續的地震動使砂土中空隙水壓力上升，導致砂土粒間有效應力下降，當有效應力為零時，上升，導致砂土粒間有效應力下降，當有效應力為零時，砂粒處于懸浮狀態，喪失承載能力，地基失效。砂粒處于懸浮狀態，喪失承載能力，地基失效。4 4）地面流滑：地面流滑：斜坡上若有液斜坡上若有液化砂土層分布化砂土層分布時，地震會導

4、時，地震會導致液化流滑，致液化流滑，使斜坡失穩。使斜坡失穩。5 5）涌砂。涌砂。.6日本新瀉1964年地震時砂土液化影響。這些設計為抗震的建筑物傾斜而未受損壞。.71999年臺灣7.6級地震，臺中港大面積地基液化，碼頭到處可見沉陷和裂縫。.8tg 砂土液化的形成機理砂土液化的形成機理 液化狀態的產生液化狀態的產生 對一般砂土（干砂），其抗剪強度為：對飽水砂土，由于孔隙水壓力Pw0的作用，其抗剪強度小于干砂的抗剪強度： 在地震動情況下，疏松飽和砂土在剪應力反復作用下趨密實，最終達到最穩定的緊密排列狀態砂土。要變密實就勢必排水，如砂粒很小，透水性不良而排水不暢，會產生剩余空隙水壓力或超空隙水壓力，

5、此時砂土的抗剪強度為： 此時其抗剪強度更低了。隨震動持續時間增長，剩余空隙水壓力不斷增大，使砂土抗剪強度不斷降低，甚至完全喪失。tgtgp0wtgtgptgppwww)(0.9各地的砂土液化現象各地的砂土液化現象.10液化狀態的判定液化狀態的判定 在實際工程中，一般采用砂土的抗剪強度與作用于該砂土體的往復應力d的比值來判定砂土是否發生液化: 當 d時,不產生液化;當=d時,處于臨界狀態，砂土開始發生剪切破壞，此時稱為砂土的初始態； 當d時，處于液化狀態，特別的當/d =0時，砂土顆粒間將脫離接觸而處于懸浮狀態，即為完全液化狀態。.11土的類型及性質土的類型及性質飽和砂土的埋藏分飽和砂土的埋藏分

6、布條件布條件地震動的強度及歷時地震動的強度及歷時影響砂土液化的因素影響砂土液化的因素一一三三.12粒度粒度 粉、細砂土最易液化；高烈度時，亞砂土、輕亞粘土、粉、細砂土最易液化；高烈度時，亞砂土、輕亞粘土、中砂也可液化。我國中砂也可液化。我國90%90%發生在粉組、砂、亞砂土中。粉粒發生在粉組、砂、亞砂土中。粉粒含量含量40%40%時，極易液化；粘粒含量時，極易液化；粘粒含量12.5%12.5%時，極難液化。時，極難液化。宏宏觀考察資料表明觀考察資料表明極易液化土的特征是：平均粒度極易液化土的特征是：平均粒度0.02-0.100.02-0.10mmmm， =2-8=2-8，粘粒含量，粘粒含量10

7、%10%。粉粒含量大有助于液化，粘粒含量粉粒含量大有助于液化，粘粒含量大則不易液化。大則不易液化。案例：我國對邢臺、通海和海城地震砂土液化的案例：我國對邢臺、通海和海城地震砂土液化的7878件噴砂樣品粒度件噴砂樣品粒度分析表明，粉、細砂土占分析表明，粉、細砂土占57.757.7，亞砂土，亞砂土(Ip7)(Ip7)占占34.6%34.6%，中粗砂，中粗砂土及輕亞粘土土及輕亞粘土(Ip=7-10)(Ip=7-10)占占7.77.7，而且全部發生在烈度為，而且全部發生在烈度為度區內。度區內。唐山地震時天津市區為唐山地震時天津市區為度區，出現許多亞砂土和輕亞粘土液化現度區，出現許多亞砂土和輕亞粘土液化

8、現象。象。1 1）土的類型及性質）土的類型及性質.13密實度密實度 松砂極易液化，密砂不易液化。相對密度松砂極易液化，密砂不易液化。相對密度Dr50%Dr80%Dr80%時，不易液化。時，不易液化。式中：式中：e e為天然孔隙比：為天然孔隙比：e emaxmax和和e eminmin分別為最大、最小孔隙比。分別為最大、最小孔隙比。成因及年代成因及年代 多為沖積成因的粉細砂土，如濱海平原、河口三角洲等。多為沖積成因的粉細砂土，如濱海平原、河口三角洲等。 沉積年代較新：結構松散、含水量豐富、地下水位淺。沉積年代較新：結構松散、含水量豐富、地下水位淺。 根根 據我國一些地區液化土層的統計資料；最易發

9、生液化的據我國一些地區液化土層的統計資料；最易發生液化的粒度組成特征值是：平均粒徑粒度組成特征值是：平均粒徑(d (d5050) )為為0.020.10mm0.020.10mm，不均粒，不均粒系數系數()()為為2-82-8，粘粒含量小于，粘粒含量小于10%10%。minmaxmaxreeeeD.14.152 2）飽和）飽和砂土的砂土的埋藏分埋藏分布條件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。埋藏深度）、地下水埋深。砂層上覆非液化土層愈厚，液化可能性愈砂層上覆非液化土層愈厚，液化可能性愈小。一般埋深大于小。一般埋

10、深大于10-1510-15m m以下就難以液化以下就難以液化了。了。當液化砂層埋藏較深，上覆以較厚的當液化砂層埋藏較深，上覆以較厚的非液化粘性土層時抑制了液化，而直接出非液化粘性土層時抑制了液化，而直接出露地表的飽水砂層最易于液化。露地表的飽水砂層最易于液化。砂層越厚越易液化。砂層越厚越易液化。地下水位埋深愈大，愈不易液化。實際地下水位埋深愈大，愈不易液化。實際上，地下水埋深上，地下水埋深3-43-4m m時，液化現象很少，時，液化現象很少，一般把液化最大地下水埋深定為一般把液化最大地下水埋深定為5 5m m。.16地震愈強，歷時愈長，則愈易地震愈強，歷時愈長，則愈易引起砂土液化，而且波及范圍

11、引起砂土液化，而且波及范圍愈廣，愈廣，破壞愈嚴重。破壞愈嚴重。 度以下地區很少有液化現象；度以下地區很少有液化現象； 度度區只能使疏松的粉、細砂層液化；而區只能使疏松的粉、細砂層液化；而 度以上地區才能使粗粒及粘粒含量較高度以上地區才能使粗粒及粘粒含量較高的土液化。的土液化。強度很高的地區即震中區附近，因強度很高的地區即震中區附近，因地振動以垂直為主，也不易產生液地振動以垂直為主，也不易產生液化。液化范圍（液化最遠點，以震化。液化范圍（液化最遠點，以震中距中距R R表示，表示，KmKm）lgR=0.77M- 3.6lgR=0.77M- 3.6式中，式中，MM為震級為震級( (一般一般M6)M6

12、)；R R為液為液化最遠點的震中距化最遠點的震中距(Km)(Km)。3 3）地震活動的強度及歷時）地震活動的強度及歷時.17防護砂土地震液化的常用措施有：慎防護砂土地震液化的常用措施有：慎重選擇建筑場地、地基處理及基礎類重選擇建筑場地、地基處理及基礎類型選擇等。型選擇等。在強震區，對于建筑場地應慎重選擇。尤其是重在強震區，對于建筑場地應慎重選擇。尤其是重大建筑物損壞店后果嚴重；建筑場地應盡量避開大建筑物損壞店后果嚴重；建筑場地應盡量避開可能液化土層分布的地段。可能液化土層分布的地段。一般應以地形平坦，液化土層及地下水埋藏較一般應以地形平坦，液化土層及地下水埋藏較深，上覆非液化土層較厚的地段作為