沙土液化
砂土液化的防治措施
砂土液化的防治措施砂土液化呀，就像是大地突然玩起的一场调皮恶作剧。
好好的砂土，一下子变得像水一样软乎乎的，房子站在上面就跟踩在棉花糖上的小矮人，摇摇晃晃，随时可能摔倒呢。
不过别怕，咱们有好多防治的妙招。
首先呢，换土法就像是给砂土来个大换血。
把那些容易液化的砂土换成强壮的土，就好比把病恹恹的士兵换成了钢铁侠一样。
这些坚强的土一上场，立马就能把阵地守得牢牢的，让大地稳稳当当，不会再轻易变成“软脚虾”。
然后是振冲法，这就像是给砂土做按摩呢。
那些振动器就像小锤子，不停地敲打着砂土，把它们敲得规规矩矩的。
就好像把一群调皮捣蛋的小精灵，通过魔法棒的敲打，变得听话懂事，砂土的结构变得紧密，不再轻易液化。
强夯法更厉害啦，就像是给大地来一场震撼教育。
大铁球从高处落下，“轰”的一声，砂土们就像被吓破了胆的小老鼠，赶紧紧紧地抱在一起，团结起来对抗液化这个大恶魔。
还有桩基础，这可是大地的定海神针呀。
桩就像一根根长长的钉子，把建筑物牢牢地钉在地上。
不管砂土怎么液化，建筑物就像坐在王座上的国王，稳如泰山，动都不带动一下的。
排水法也很有趣，就像是给砂土安装了一个排水管道系统。
一旦有液化的危险，就像打开了泄洪闸一样，把砂土中的水快速排走。
砂土没了水这个“帮凶”，就像没了魔法药水的小巫师，想液化也没那本事了。
在建筑设计的时候呢，也得留个心眼。
不能把房子设计得像个瘦高的电线杆子，风一吹就倒。
得像个矮胖的小墩子，重心低，这样就算砂土有点液化的小波动，房子也能像个不倒翁一样晃悠两下就稳住。
工程师们就像是魔法师，他们用各种奇妙的方法，来防止砂土液化这个捣蛋鬼。
每一种方法都是一个魔法咒语，组合起来就能保护我们的家园。
而且呀，我们平时也要像照顾小宠物一样照顾大地。
不要过度开采地下水，不然大地就像被抽干了血的病人，容易让砂土液化这个病魔趁虚而入。
只要我们齐心协力，把这些防治措施都安排得妥妥当当，砂土液化这个小怪兽就只能灰溜溜地躲在角落里，不敢出来捣乱啦。
砂土液化的概念
砂土液化的概念
答案：
砂土液化是指饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。
这是由于孔隙水压力上升，有效应力减小所导致的砂土从固态到液态的变化现象。
砂土液化的机制是饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受从砂土骨架转向水。
由于粉和细砂土的渗透力不良，孔隙水压力会急剧增大。
当孔隙水压力大到总应力值时，有效应力就降到0，颗粒悬浮在水中，砂土体即发生液化。
砂土液化在地震时可大规模地发生并造成严重危害。
在中国，如1966年的邢台地震、1975年的海城地震和1976年的唐山地震中，有些建筑物的破坏就是由砂土液化造成的。
国外也有类似的例子，如1964年的阿拉斯加地震和1964年的新地震中，砂土液化也使许多建筑物下沉、歪斜和毁坏。
防治措施包括合理选择场地、采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施提高砂土密度、排水降低砂土孔隙水压力、换土、板桩围封以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法。
砂土地震液化总结
砂土地震液化总结砂土液化是指饱和砂土在地震，动荷载或其他外动力作用下，砂土受到强烈振动后，致使土体丧失强度，土粒处于悬浮状态，造成地基失效的作用或现象。
砂土液化可能引起的工程地质问题有涌砂、地基失效、滑塌、地面沉降及地面塌陷等。
一、砂土地震液化机制1.砂土液化的机理饱和砂土在地震力作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由砂土土体骨架转向水，由于砂土渗透性不良，孔隙水压力逐渐累积，有效应力下降，当孔隙水压力累计至总应力时，有效应力为零，土颗粒在水中处于悬浮状态。
2.砂土液化的影响因素影响砂土地震液化的因素包括内因饱和砂土和外因地震作用两方面。
其中饱和砂土包括土体类型和性质以及饱和砂层的埋藏条件。
地震作用指地震强度和地震持续时间。
（1）土体类型和性质以以砂土的相对密度Dr以及砂土粒径和级配表征砂土液化条件。
（如表1所示）表1 影响砂土地震液化的因素之土体条件因素指标对液化的影响颗粒特性粒径平均粒径d50细颗粒较容易液化，平均粒径在0.1mm左右的粉细砂抗液化性最差级配不均匀系数C u C u越小，抗液化性越差，黏性土含量愈高，愈不容易液化形状圆粒形砂比棱角形砂容易液化密度相对密实度D r密度愈高，液化可能性愈小渗透性渗透系数K 渗透性低的砂土易液化结构性颗粒排列胶结程度均匀性原状土比结构破坏土不易液化，老砂层比新砂层不易液化压密状态超固结比OCR 超压密砂土比正常压砂土不易液化（2）饱和砂层的埋藏条件包括地下水埋深，砂土层上的非液化黏土层厚度。
表2 影响砂土地震液化的因素之埋藏条件因素指标对液化的影响上覆土层上覆土层有效压力上覆土层愈厚，土的上覆土层有效压力愈大，愈不容易液化静止土压力系数k0排水条件孔隙水向外排出的渗透路径长度液化砂层的厚度排水条件良好有利于孔隙水压力的消散，能减小液化的可能性边界土层的渗透性地震历史遭受过历史地震的砂土比未遭受地震的砂土不易液化，但曾发生过液化又重新被压密的砂土却易重新液化（3）地震强度指实测地震时最大地面加速度，计算在地下某一深度由处于地震而产生的实际剪切力，再用以判定该深度处的砂层能否液化。
沙土液化分析
浅析砂土液化1.砂土液化的概念砂土受到振动时，砂土间隙中的水会被排出。
若是砂土体的透水性不行，孔隙水不能及时排出，必然引发孔隙水压力上升，那么砂土的有效应力会随之降低，直至为零，于是砂土就会悬浮于水中，现在砂土的抗剪强度τf与抗剪刚度G几乎都等于零,土体处于流动状态,这确实是砂土液化现象。
砂土液化形成机制包括两个进程：振动液化和渗透液化砂土是一种散体物质,它要紧依托颗粒之间的摩擦力经受外力和维持本身的稳固,而这种摩擦力要紧取决于颗粒之间的法向应力:τ=σtanφ。
在振动作用下,饱和砂土发生液化,土颗粒间有效应力减小而孔隙水压力增大,那么τ=(σ−u0)tanφ=σ/tanφ/式中σ/表示有效应力;φ/表示有效内摩擦角。
水是一种液体,它的突出力学特性是体积难于紧缩,能经受极大的法向应力,但不能经受剪应力。
饱和砂土由于孔隙水压力u0作用,其抗剪强度将小于干砂的抗剪强度。
若是砂土透水性不良而排水不通畅的话,那么前一周期的排水尚未完成,下一周期的孔隙度减小又产生了,因排除的水来不及排走,而水又是不可紧缩的,于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。
Δu为因振动而产生的剩余孔隙水压力,u为总孔隙水压力,现在砂土的抗剪强度为:τ=(σ−u0−∆u)tanφ显然,现在砂土的抗剪强度将更低了。
随着振动持续时刻的增加,剩余孔隙水压力不断地叠加而积存增大,使砂土的抗剪强度不断降低,乃至完全丧失。
渗透液化砂土经振动液化以后,某点的孔隙水压力包括振动前的静水压力P w0,和因砂粒不相接触悬浮于水中以至全数骨架压力转化而成的剩余孔隙水压P wc。
因此该点总的孔隙水压力P w=P w0+P wc为简化起见,假定砂层无穷延伸,地下水面位于地表面,那么在必然深度z处的静水压力和剩余孔隙水压力别离为:P w0=γw Z P wc=(γ−γw)Z 任意深度两点Z1和Z2之间的水头差h可由下式求出:γwh=(γ−γw)Z2−(γ−γw)Z1→h=(γ−γw)（Z2−Z1）/γw两点间的水力梯度:J=hZ2−Z1=(γ−γw)/γw现在的水力梯度恰好等于渗流液化的临界梯度。
砂土液化的工程地质判别法
砂土液化的工程地质判别法说到砂土液化，嘿，大家听起来可能有点陌生，但要是我跟你说，它就像一只“潜伏在地下的炸弹”，说不定哪天它就会“嘭”一下，把你辛辛苦苦建起来的房子给震塌了，大家就不那么淡定了吧？别着急，我慢慢给你讲，听懂了你就能发现，其实这事儿并没有想象的那么可怕，关键是咱得学会怎么判断，提前发现问题。
好了，扯远了，咱还是从头说。
砂土液化呢，说白了就是地面上的砂土在受到强烈外力，比如地震、爆炸或者是大规模建筑施工震动时，水分被挤出，砂土就会像变魔术一样，失去固体状态，变成了液体那种感觉。
你想象一下，一片看起来很坚固的沙地，突然变成了“沙泥浆”，在上面建的高楼大厦就“嘎嘣”一声掉进去了，吓得人心慌慌。
所以，砂土液化的判断，简直是建筑行业的“头等大事”。
要判断砂土会不会液化，首先得看它的“家底”。
什么是家底？那就是地基的基本情况，简单来说，地底下的土壤啥样？如果地下是松软的沙土，而且水位又特别高，这时候就容易发生液化了。
想象一下，如果这块土层就像一碗沙拉，浑浑噩噩的加上一点水分，它就有可能失去原本的形态，一触即溃。
所以说，液化危险最喜欢找那些“松软的土层”，它就像是沙滩上的海浪，一不小心就会把上面的东西给冲垮了。
就是土壤颗粒的“心态”了。
你有没有注意到，某些沙子特别细，像面粉一样，粘性弱，颗粒松散，这种土壤最容易液化。
反过来说，颗粒大、紧密的土壤，它们的“凝聚力”强，就不容易液化。
所以，咱在判断砂土会不会液化的时候，不仅得看它是不是沙子，更得看它的颗粒啥样。
细沙松散，颗粒粗大，稳得很，不容易出事。
接下来就是水文条件的事儿。
地下水太高，简直就是“火上加油”。
你想，地下水位一旦上升，土壤的水分就被加持，土壤的“浮力”也变得更强。
特别是遇到地震或其他震动，这时候那一层沙子就像是加了弹簧的弹力床，随时准备弹起来，没地方去的水分又会像泄洪一样被挤出去，砂土液化的风险就一下子增加。
这个道理就像是你往盆里倒水，水位高了，水就开始溢出来，土壤被水撑起来，自然就没了稳固性。
砂土液化判据课件
某大型桥梁工程，位于河流冲积平原， 地质条件复杂，涉及砂土液化问题。
工程实例2
某高速公路工程，穿越砂质河谷，地 质勘察发现砂土液化现象。
砂土液化判据应用分析
应用砂土液化判据对 两个工程实例进行评 估，分析砂土液化的 可能性。
结合工程实例，探讨 砂土液化判据在实际 工程中的应用技巧和 注意事项。
针对不同工程条件， 对比分析砂土液化判 据的适用性和局限性。
工程实例结论与建议
根据砂土液化判据评估结果， 提出针对性的工程措施和建议。
总结砂土液化判据在工程实例 中的应用效果和经验教训。
对未来类似工程提出参考意见， 强调砂土液化判据在实际工程 中的重要性和必要性。
05
砂土液化预防措施
砂土液化预防的重要性
实验方法
将砂土样品装入三轴试验中的圆 柱形试样中，施加围压和轴压， 然后进行振动，观察砂土的液化 现象。
实验结果分析
液化特征
通过观察砂土在振动过程中的孔 压变化和体积变化，可以确定砂
土是否发生液化。
影响因素
分析不同围压、轴压、砂土粒径和 级配等因素对砂土液化特性的影响。
液化判据
根据实验结果，建立砂土液化的判 据，为工程实践提供依据。
未来研究方向与展望
• 深化理论研究：未来需要进一步深化砂土液化判据的理论研究，包括液化准则 的精确性和适用性、液化过程的物理机制和数值模拟方法等。通过理论分析、 数值模拟和实验验证相结合的方法，不断完善砂土液化判据的理论体系。
THANKS
02
砂土液化判据理 论
砂土液化判据概述
01
02
03
砂土液化
指在地震、爆炸等动荷载 作用下，砂土颗粒间的摩 擦力减小，导致砂土由固 态变为液态的现象。
砂土液化的判别
砂土液化的判别什么是砂土液化？砂土是一种常见的构造材料，在地质工程中具有广泛的应用。
然而，在地震、爆破或振动等外力作用下，砂土可能会发生液化现象，丧失原有的承载力和稳定性。
砂土液化是指砂土在振动作用下部分或全部失去固结状态，变成类似流体的状态的一种现象。
砂土液化的危害砂土液化对工程造成的危害主要表现在以下几个方面：•土体稳定性降低：砂土液化后，土体的稳定性会大大降低，可能导致工程物体的失稳，如建筑物、桥梁等。
•土压力减小：砂土液化后，土体的相对密度减小，土压力也会随之减小。
这可能导致基础和土体受到更大的荷载，从而引发更严重的问题。
•土体下沉变形加剧：液化的砂土受到外力作用后，会表现出像液体一样的行为，沉降会比普通土体更加严重，这也可能影响到工程物体的稳定性。
因此，对砂土液化的判别十分重要，能够预测砂土的液化风险和采取相应的防治措施，保障工程的安全运行。
如何判别砂土液化砂土液化的判别是通过分析砂土的地震反应特征来实现的。
根据国际上一般的砂土液化判别标准，判别的参数主要有以下几个：1.土的含水率2.土的相对密度3.震动加速度4.应力状态5.地震波的强度和持续时间为了更加准确地进行砂土液化的判别，一般需要对这些参数进行探测和监测。
特别是在工程建设项目中，需要对砂土的液化特征进行精确分析和预测，才能有效地防止液化发生。
在实际应用过程中，砂土液化的判别可以通过各种试验和模拟手段进行。
例如，可以通过地震模拟器来模拟不同强度的地震，以探测砂土在地震作用下的反应情况；还可以通过人工加荷试验、标准贯入试验和直接剪切试验等方法来研究土体的特性和变形规律。
这些方法可以辅助砂土液化的判别，使得工程运行更加稳定安全。
砂土液化的防治措施对于砂土液化的预防和防治可以从以下几个方面入手：1.加强地基加固：通过加强地基的支撑和加固，提高其承载力和稳定性，从而减小砂土液化的可能性。
2.改善土体的物理性质：增加土体的密实度和承载能力，降低砂土液化的风险。
砂土液化机理
砂土液化机理
砂土液化是指砂土在一定条件下失去粘聚力，变为可流动的液态状态。
液化现象常发生在地震、火灾等自然灾害中，对建筑物和基础设施造成严重破坏。
砂土液化主要是由于以下几个机理导致：
1. 颗粒重新排列：砂土中的颗粒会在外界作用力下重新排列，从而改变原有的粒间接触形态。
原本密实的颗粒结构会变得松散，增加颗粒间的间隙和排水能力。
2. 渗流强化：当外界作用力(如地震)作用于砂土时，会造成水
的渗流，通过渗流作用，周围的土体颗粒之间的联系变得更加紧密。
上述过程称为渗流强化，它提供了液化现象所需的能量。
3. 饱和度增加：在地震作用下，随着地表振动引起的水位抬升，砂土饱和度增加。
水位升高使得砂土中的颗粒间隙充满水分，失去颗粒之间的颗粒吸力，导致粘聚力消失。
综合上述机理，地震产生的振动作用使砂土颗粒重新排列，增加砂土的渗透性，同时提高了饱和度，最终导致砂土失去粘聚力，发生液化现象。
为了防止砂土液化造成的损害，需要采取相应的工程措施，如加固地基、提高土体饱和度控制、减少振动传输等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
砂土地震液化
1、砂土地震液化的概念及研究意义
饱和沙土在地震、动力荷载或其他外力作用下，受到强烈振动二丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象称为砂土液化或震动液化。
地震导致的砂土液化现象在饱水疏松砂层广泛分布的海滨、湖岸、冲积平原，以及河漫滩、低阶地等地区尤为发育。
其危害性归纳起来有以下四个方面：
(1) 地面沉降及地面塌陷：饱水疏松砂因振动而变密，地面也随之而下沉。
(2) 地基失效：随粒间有效正应力完全丧失。
建于这类地基上的建筑物就产生强烈沉陷、倾倒以至倒塌。
(3)涌砂：涌出的砂覆盖农田，压死作物，使沃土盐渍化，砂碛化，同时造成河床、渠道、井筒等淤塞，失农业灌溉设施受到严重损害。
(4) 滑塌：由于下伏砂层或敏感粘土层地震液化和流动，可引起大规模滑塌。
2、砂土地震的液化机理及影响因素
饱和砂土是砂和水的复合体系。
在震动作用下，饱和砂土是否发生液化，取决于砂和水的特征，是二者矛盾斗争发展的结果。
2.1砂土地震液化的机理
砂土是一种松散物质，主要依靠颗粒间的摩擦力承受外力和维持自身稳定，而这种摩擦力取决于粒间的法相压力：
τ=σ·tgφ
砂土受地震时，砂粒受到其值等于振动加速度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。
由于颗粒之间没有内聚力或内聚力很小，在惯性力周期性反复作用下，各颗粒就都处于运动状态，它们之间必然产生相互错动并调整其相互位置，以便降低其总势能，最终达到最稳定状态。
砂土要变密实就势必排水。
在急剧变化的周期性荷载作用下，所伴随的空隙度减少都要求排挤出一些水，且透水性变差。
如果砂土透水性不良而排水不畅，则前一周期的排水尚未完成，后一周期的孔隙度再减少了，应排除的水来不及排走，而水又是不可压缩的，于是就产生了剩余水压力或超孔隙水压力，随着振动时间的增长，剩余空隙水压力不断地叠加而积
累增大，使砂土的抗剪强度不断降低，甚至完全丧失，以上就是砂土液化的形成机制。
2.2砂土地震液化的影响因素
饱和砂土和地震动是发生振动液化的必备条件，影响砂土液化的因素主要有：土地类型及性质、饱和砂土的埋藏条件以及地震动的强度及持续时间。
(1)土体的类别和性质
表1影响砂土液化的因素之土性条件
因素指标对液化的影响
颗粒特征
粒径平均粒径d50
细颗粒易液化，平均粒径在0.1mm左右的细沙抗液化性最
差
级配不均匀系数C u C u越小，抗液化性愈差，黏性土含量愈高。
愈不容易液化形状——圆粒形砂比棱角砂容易液化
密度相对密实度密度越高，液化可能性越小
渗透性渗透系数渗透低砂土容易液化
结构性——原状土比结构破坏图容易液化，老砂层比新砂层不易液化压密状态超固结比超固结比砂土比正常密实土不易液化
(2)饱和砂层的埋藏条件
饱和砂土层埋藏条件主要包括饱和砂土层的厚度，砂土层上非液化粘性土层厚度以及地下水埋深，它们决定了超孔隙水压力和有效覆盖压力的大小。
表2 影响砂土地震液化的因素之埋藏条件
因素指标对液化的影响
上覆土层
上覆土层有效应力
静止压力系数k 上覆土层越大，土的有效应力越大越不容易液化
排水条件孔隙水渗透路径
液化砂土的厚度
排水条件好有利于孔隙水压力的消散，能
减少液化的可能性
边界层的渗透性
地震历史————
遭受历史地震的砂土比未经遭受地震的
砂土不易液化，但曾发生过液化又重新被
压密的砂土，却易重新液化
(3) 地震的强度
引起砂土液化动力是地震加速度，显然，地震愈强、加速度愈大，历时愈长，则愈易引起砂土液化，而且范围愈广，破坏愈严重。
表3 影响砂土液化是因素之动荷载条件
因素指标对液化的影响
地
震烈度地震强度地面加速度
地震烈度高地面加速度大，易
液化
持续时间等级循环次数震动时间长或次数多，易液化(4) 地震持续时间
地震时间越长，产生的等效剪切力、循环次数越多。
3、砂土地震液化的判别及防护措施
在地质条件、地震强度及持续时间两方面都可能产生砂土液化的地方，工程地质勘察时就需要判定某一地方、某一深度处砂土层液化的可能性。
通常的判别程序是先按地震条件、地质条件、埋藏条件、土质条件的一些限界指标进行初步判别，经初步判别为不液化的场地就可以不再进一步的判别，以节省勘察工作量。
判别为液化的场地则应进一步通过现场测试、剪应力对比或地震反应分析等方法进行定量判别。
3.1 砂土地震液化的初步判别
（1）6度时，饱和砂土不能进行液化判别。
（2）饱和砂土其地质年代为第四纪晚期更新世Q3及其以前时，7、8度时可判别为不液化。
（3）浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，不考虑液化的影响。
d u>d o+d b-2
d w>d o+d b-3
d u+d w>1.5d o+2d b-4.5
其中，d w为地下水位埋深，d u为上覆非液化土层的厚度d b为地基埋深深度（不超过2m应用2m），d
o
为液化图特征深度，对应地震烈度7度、8度、9度时分
别取7m、8m、9m，计算时将淤泥和淤泥质土层扣除。
3.2 砂土液化的进一步判别
当饱和砂土需要进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别地面下20m范围内的液化，当饱和土标准贯入锤击数小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。
在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值计算如下式：
N cr=N oβ[In(0.6d s+1.5)-0.1d w]pc
/3
其中：N cr为液化判别标贯入锤击数临界值，N o为液化判别标准贯入锤击数基准值，7、10、12、16、19分别对应加速度为0.1、0.15、0.20、0.30和0.40，ds为饱和土标准贯入点深度，d w为地下水位，p c为黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时采用3，β为调整系数，设计地震第一、二和三组分别取0.80、0.95和1.05 。
3.3砂土液化的防护措施
在可能受到强烈地震影响的河口三角洲、冲积平原或古河床上进行建筑活动时，必须采取防地震液化的措施。
(1)选择建筑场地
应尽量避免未经处理的液化土层作为地基持力层，故应选表层非液化盖层厚度大、地下水埋藏深度大的地区作为建筑场地。
计算上覆非液化盖层和不饱和水砂层的自重压力，如其值接近或等于液化层的临界盖层，则属符合要求的场地。
避免滑塌危害，地表地形平缓，液化砂层下伏底板岩土体平坦无坡度者为宜。
选择液化均匀且轻微的地段，液化层厚度均一较不均一的为好。
(2)地基处理
①采用加密法（如振冲、振动加密，挤密碎石桩，强夯等）加固处理至液化深度下界，且对地基边缘以外的处理宽度规范要求实施。
②采用非液化土替换全部液化土层，或增加上覆非液化土层厚度。
(3)基础和上部结构处理
①选择合适的基础埋深（因基础形式而定）。
②调整基础底面积，减少基础偏心。
③加强基础刚度和整体性。
④减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性。