土的液化

1.地震强度及持续时间 引起砂土液化的动力是地震加速 度，显然地震作用越强、加速度 越大，砂土越容易发生液化。但 是真正能够让工程师们重视的是 能引起液化的地震。
若将我国1955年以前近900年间 历次地震喷水冒沙资料同当时距 震中距离以及震级的关系编制成 图，可得出结论：随地震震级的 加大，发生液化的范围也将扩大， 如发生7级地震时液化范围达100 公里，当震级为8级时的液化范围 则高达200公里。地震震级小于5 级则还没有发现发生过液化现象
4.规范常用的方法
(建筑抗震设计规范GB50011-2010)
N cr N 0 ln(0.6d s 1.5) 0.1d w 3 / c
5.神经网格法 RBF神经元网络由三层组成，其结 构如图4所示，输入层节点只传递 输入信号到隐含层，隐含层节点
像高斯函数那样的辐射状作用函数 构成，而输出层节点通常是简单的 线性函数。RBF神经网络避免了反 向传播繁琐、冗长的计算，训练速 度是BP网络无法比拟的，但也存 在着一些缺陷：需要较多的训练样 本，否则会影响预测精度，甚至达 不到预测目的 。
②颗粒间的黏性太小 直径小于0.005 mm 的颗粒称为 黏粒，粉质黏土( 10<IP≤17) 地 基一般不容易液化，粉土 ( 3≤IP≤10) 地基则有可能液化。
3．地下水及埋深 砂土液化还与地下水及埋藏条件有 关即上部压力有关。只有当空隙水 压大于沙粒间的有效应力时才产生 液化。位于地下水位以上的土内某 一深度 Pz 处的自重压力为：
图4 径向基函数神经网络
五．液化的防护措施
1.避开地震带或易发生液化的地段 应该极力避免容易发生液化的地点。 主要是选择地表表层非液化盖层厚， 地下水埋深大的地区。计算上覆土 非液化层和不饱和水砂层的自重压 力，如果其值大于液化的临界盖重； 则属于符合要求的场地。
2.砂土中的水分及其渗透性。 孔隙水压力升高到侧向固结压力是 发生液化的必要条件。统计资料表 明：发生液化的沙土全部是饱和或 近饱和沙土，而且此时的饱和沙土 不具备排水条件。 一 降低沙土的含水量或降低地下 水水位， 二 改善沙土的排水条件
水压力等于饱和沙所承受的总压力， 在水平的沙层中便产生了液化，这 时沙本身的重量也加到水上，沙与 水浑然一体形成了悬液，产生喷沙 冒水现象。地面之下形成一系列喷 沙孔道。地震过后，部分水被排除， 超孔隙水压力消失，地面出现下沉， 随之产生地裂缝与断层，从而使地 面建筑物开始大面积地倒塌和开裂。
二．液化形成条件
但是由于地基土有侧压力作用，较 深层位的砂的密度即使与较浅处差 不多，但标准贯入击数却大得多。 临界贯入击数随深度的变化在近地 表处为垂直线向下转折成斜线，总 体应为一条折线。图3就是据此提 出的一种临界标准贯入击数判别法
图3 用标准贯入击数辨别沙土液化可能性图解 (根据水电部五局1978)
3.室内实验与现场实验相结合 这种方法主要是建立在现场原位实 验和室内实验的基础上，利用现场 原位实验确定饱和砂土的空隙比和 围压，利用室内实验确定饱和砂土 的稳定线，以确定饱和砂土的抗剪 强度
即使地震引起的剪应力大小相同， 但振动持续时间不同，对砂土液 化也会有不同的影响。
图2 不同相对密度(Dr)的沙土达到液化状态所需的应力比及循环次数(N)
2.松散的砂土 大量的历史资料和实验表明发生液 化的砂土都是松散的。 其表现为： ①沙土密实度低。密度是影响沙土 动力稳定性的根本因素，相对密度 (Dr) 小于70%时，往往会产生液 化；相对密度大于70 %时，则一 般不会发生液化。
地震作用下砂土液化的 机制和防护
液化是指饱和沙土在地震的短暂 时间内，孔隙水压力骤然上升， 并来不及消散，有效应力降低至 零，土体呈现出近乎液体的状态， 承载能力完全丧失 。
一．液化的机理 二．液化形成条件
三．液化引起的破坏类型 四．液化的判别标准
五．液化的防护措施
一．液化的机理
地震之前沙土层所受的压力全部由 沙骨架所承担，沙层是稳定的。在 强烈的地震作用下，地震振动引起 剪切力促使沙粒滑动而改变其排列 状态，此时应力移至给水，水受到 压力，形成超孔隙水压力 。当全 部应力都转移至孔隙水后，超孔隙
丙类
丁类
ຫໍສະໝຸດ Baidu
可不采取措施
谢谢！！
5.规范中的相关规定
表五 抗液化措施 建筑抗震 地基的液化等级
地基的液化等级
乙类
轻微
中等
严重
部分消除液 全部消除液化沉陷， 全部消除液化 沉陷 化沉陷，或 或部分消除液化沉 对基础和上 陷且对基础和上部 部结构处理 结构处理 基础和上部 结构处理， 亦可不采取 措施 可不采取措 施 基础和上部结构处 理，或更高要求的 措施 全部消除液化 沉陷，或部分 消除液化沉陷 且对基础和上 部结构处理 基础和上部结 构处理，或其 他经济的措施
3.改善砂土的颗粒结构及砂土组成 改善砂土的颗粒结构，提高土体的 密实度和颗粒骨架的稳定性，防止 流滑破坏现象发生 。从实践上来 看，利用爆破振密、强夯、振冲挤 密碎石桩法处理可液化砂土均取得 了成功。但是在施工的过程中对周 围环境的影响很大。
4.加大砂土地层的初始围压及约束 条件 饱和砂土的初始应力对饱和砂土的 抗液化能力也有着重大的影响。增 加初始应力也是解决砂土液化的比 较实用的方法。而且可以对比增加 竖向约束和增加侧向约束哪一种方 法对处理饱和砂土液化问题更为有 利。
总之，处理砂土液化的措施有很多， 其目的无非就是降低饱和砂土中的 超孔隙水压力。所以任何一种或几 种处理方法只要能合理地降低超孔 隙水压力的处理措施，并满足经济 合理要求，都可以用来处理饱和砂 土。常用的操作方法有：
A 挤密桩 其对地基的加固机理： ①挤密作业 ②置换作用 ③排水作用 B强夯法
h H a W 10
三．液化引起的破坏类型
1.喷水冒沙 在地震作用下，沙颗粒不承受压 力，这时沙本身的重量也加到水 上，沙与水浑然一体形成了悬液， 产生喷沙冒水现象。 2.地面沉陷 地面沉陷主要有来个两个原因 a 水被排除
b 砂颗粒变密 3.诱发高速滑坡 由于下伏砂层或敏感粘土层震动 液化和流动，摩擦角和内聚力降低， 可引起大规模滑坡 ，这类滑坡可以 产生在极缓，甚至水平场地。 4.地基失稳 建于这类地基上的建筑物就会产生 强烈沉陷、倾倒以至倒塌
Pz z
如果地下水埋深为h，z位于地下水 位以下，由于地下水位以下的土悬 浮，土的重度取浮重度，则z处自 重压力应按下式计算
Pz h ( w )( z h)
地下水位位于地表，即好h=0，则
Pz ( w ) z
显然，最好一种情况自重压力随深 度的增加最小，所以直接在地表裸 露的饱和水砂层最易液化。而液化 的发展也总是由接近地表处逐渐向 深处发展的。 所以地下水埋深愈浅，非液化覆盖 层愈薄，则沙土愈容易液化。
四．液化的判别标准
1.室内实验法 室内实验按类型划分为：循环三 轴实验、循环单剪实验、动扭剪 实验、振动台实验、离心模型实 验 ，与此相应的代表性实验样本 制备方法有：湿夯法、干积法、 水沉法
2.现场原位实验法 现场原位实验有SPT实验、CPT实 验、地震圆锥贯入实验(SCPT)、 扁式松胀实验、电测实验、剪切 波速法(SASW)。现场原位不扰 动样本的制备方法有：管式取样 法、快式取样法、原位冻结法