基本介紹
主要發生地區,機理和危害,處理措施,
主要發生地區
土壤液化為一類地盤破壞的方式。土壤液化主要發生在砂質土壤為主並且地下水位較高的區域，例如海岸地區、河水行經的沖積平原區或舊河道分布區等。這些區域常分布一些充滿地下水而飽和的疏鬆砂土，由於它們本身的結構較弱，很容易因為外力而發生土壤結構的改變。
在平時，地下水的壓力與土壤層間的壓力維持一個平衡狀態，地下水與土壤層之間保持接口上的穩定，並不會侵入上面的土層。但是當地震發生受到應力的影響時，地下水的移動情形將大過砂土能將多餘水分排出的速率。這時土體孔隙中的水壓力，由於來不及消散而累積上升，並導致土壤剪力強度降低。當此情形繼續演變，孔隙水壓會增大到足以使土粒在孔隙水中懸浮，這時土層顆粒的承載力頓時會被水給取代，土壤結構內部會變成像液體一樣可以流動的情形，最終導致整個地盤失去承載力並且大量變形。此時若砂土層液化的位置較淺，或者地表分布疏鬆的孔隙，泥水還可借著壓力沿著裂隙噴發到地表，形成噴砂的現象。這是地面上判別土壤液化十分重要的指標。土壤液化發生的區域容易造成地上建築物的傾斜、下陷、結構性損壞、甚至倒塌的情形。因此經過地質調查容易發生土壤液化的區域是不宜進行建築開發的。
最容易發生的液化的土壤是年代比較輕（冰河時期，近一萬年）的細沙，或顆粒相當且排列整齊的泥土中，地層只有數尺厚，富含水分。這樣的地形通常可以在河岸、海岸或因風力而堆積而成的沙丘中找到。土壤液化的例子包括流沙、流粘土、濁流和地震液化。
機理和危害
大量實驗和歷史表明，土壤液化有兩個必要的條件：一是土壤必須處於飽和狀態；二是要有一定條件的動荷載作用。但是並不是所有具有上述兩個條件的土壤都能液化。飽和的土在受到動荷載的往復剪下作用下，顆粒排列將趨於密室（剪縮性），如果土的透水性很差的話，土壤的孔隙水壓力將會很難排出，從而導致孔隙水壓力急劇上升，土壤的有效應力卻在減小，當孔隙水壓力與土壤的固結壓力相等時，有效應力減小於零，土的抗剪強度完全消失，處於沒有抵抗外荷載能力的懸浮狀態，土壤就發生了液化。
發生液化的土類主要有兩種：砂土和粉土。因為他們的透水能力很弱，而且粘聚力也很弱。碎石、礫石、礫砂的滲透性好，抗剪強度也很高，很少發生液化。粘土和粉質粘土間有黏性亦不易液化。中、粗、礫砂也常發生液化，但比粉、細砂和粉土要少些。礫石雖透水性好，但如果地震動很強或上覆透水性很差的土層，也可能發生液化。
地震、波浪、車輛、機器振動、打樁以及爆破等都可能一起飽和砂土或粉土的液化，其中又以地震引起的大面積甚至深層的土體液化的危害性最大，它具有面廣、危害重等特點，常能造成場地的整體性失穩。因此，近年來一起國內外工程界的普遍重視，成為工程抗震設計的重要內容之一。
地震引起砂土壤液化造成的災害巨觀表現主要有：
1.噴砂冒水 液化土層中出現相當高的孔隙水壓力，會導致低洼的地方或土層縫隙處噴出砂、水混合物。噴出的砂粒可能破壞農田，淤塞渠道。噴砂冒水的範圍往往很廣，持續時間可達幾個小時甚至幾天，水頭可達2~3m。
2.震陷 液化噴砂冒水會帶走大量土顆粒，地基產生不均勻沉陷，使建築物傾斜、開裂甚至倒塌。
3.滑坡 在岸坡或壩坡中的飽和砂粉土層，猶豫液化而喪失抗剪強度，使土坡失去穩定，沿著液化層滑動，形成大面積滑坡。
4.上浮 貯罐、管道等空腹埋置結構可能在周圍土體液化是上浮，對於生命線工程來講，上浮常常引起嚴重的後果。
處理措施
液化地基處理措施
我國是一個多地震國家，也是世界上地震災害最嚴重的國家 ,地震經常威脅著工程安全。當前我國正處在新的地震活躍期，地震發生頻率增大，這對我國正在蓬勃發展的基礎設施建設構成了嚴重威脅。因此，在地震多發地區修建建築物或構築物，必須對可能液化土體進行處理。工程上採用的抗震措施一般分為兩種，一種是全部消除地基液化沉陷措施，二是部分消除地基液化沉陷措施。根據建築物的重要性、地基的液化等級，結合具體情況綜合確定選擇全部或部分消除液化沉陷。
綜合各種法的性質和抗震的機理，地基液化的措施大致分為三類：
（一）採用樁基礎（非摩擦樁）或者是深基礎避開液化土層，這類方法能完全消除地基液化沉陷造成的危害。
樁基礎由若干根樁和承台兩部分組成，它將承台以上結構物傳來的外力通過承台，由樁傳到較深的地基持力層中去，承台將各樁聯成一個整體共同承受荷載。樁直接穿過可能液化的土層，樁端深入承載力較高的土層，樁端伸入液化深度以下穩定土層中的長度（不包括樁尖部分）應按計算確定，且對碎石土、礫，粗，中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不小於0.5m，對其他非岩石土類尚不小於1.5m。在土體液化時，雖然一部分土體液化，但是上部荷載依然能通過樁傳到較深的持力層。建築物從而避免了沉陷。
深基礎能避免沉陷造成的危害的機理和樁基礎大致相同，深基礎的底面放在位於液化深度以下的穩定土層上，其深度不應小於0.5m。
（二）採用擠密法：強夯法；振沖加密法；擠密碎石樁法等
1.強夯法 強夯法利用重夯錘，高落距產生的高夯擊能給地基一衝擊力，在地基中長生衝擊波，振密，擠密地基土體。當夯擊時，夯錘對地基淺部土體進行沖切，土體結構破壞，形成夯坑，並對夯坑周圍的土體進行動力擠壓，夯坑四周地表可能產生隆起。
細顆粒飽和土多採用動力固結，動力固結的主要機理是巨大的衝擊能量在土中產生很大的應力波，破壞了土體原有的結構，使土體局部發生液化並產生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散後，土體固結。由於軟土的觸變性，強度得到提高。
對飽和無粘性土地基，在衝擊力作用下，土體可能會產生液化，其壓密過程同爆破和振動密實的過程類似，擠密，振密效果也是明顯的。對飽和粘性土地基，在錘擊作用下，在夯擊點附近地基土體結構破壞，產生觸變，在一定範圍內的地基土體將產生超孔壓，並且逐漸消散，地基土固結，孔隙比減小，強度提高。
2.振沖加密法 振沖法是利用振沖器的高頻振動和高壓水流，邊振邊沖，將振沖器在地面預定樁位處沉到地基中設計的預定深度，形成樁孔。經過清孔後，向孔內逐段填入碎石，每段填料在振沖器振動作用下振擠、密實。然後提升振沖器，再向孔內填入一段碎石，再用振沖器將其振擠密實。通過重複填料和振密，在地基中形成碎石樁樁體。
振沖法一方面依靠振沖器的振動使飽和砂層發生液化，砂顆粒重新排列孔隙減小，另一方面依靠振沖器的水平振動力，加回填料使砂層擠密，從而達到提高地基承載力，減小沉降，並提高土體抗液化能力。
3.擠密碎石樁法 砂石樁法主要通過擠密、排水減壓和砂基預震來提高地基承載力，減小沉降。
擠密作用是指在採用沉管法或乾振法，會在成樁過程中樁管對周圍砂層產生很大的橫向擠壓力，樁管體積的砂擠向樁管周圍的砂層，使樁管周圍的砂層孔隙比減小，密實度增大。在採用振沖擠密樁施工過程中由於水沖使鬆散砂土處於飽和狀態，砂土在強烈的高頻強迫振動下產生液化並重新排列緻密，且在樁孔中填入大量粗骨料後，被強大的水平振動力擠入周圍土中，這種強制擠密使砂土的相對密實度增加，孔隙率降低，乾密度和內摩角增大，土的物理性能改善，地基承載力在幅度提高。
排水減壓作用是指對砂土液化機理的研究證明，當飽和鬆散砂土受到剪下循環荷載作用時，將發生體積的收縮和趨於密實，在砂土無排水條件進體積的快速收縮將導致超靜孔隙水壓力來不及消散而急劇上升。當砂土中的有效應力降低為零時便形成了完全液化。碎石樁加固砂土時，樁孔內充填碎石等反濾性好的粗顆粒料，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水減壓通道，可有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高和砂土產生液化，並可加快地基的排水固結。
砂基預震效應是指在一定應力循環次數下，當兩試樣的相對密實度相同時，要造成經過預震的試樣發生液化，所需施加的應力要比施加未經預震的試樣引起液化所需應力值提高46%，從而得出了砂土液化特性除了與砂土的相對密實度有關外，還與其振動應變史有關的結論。在振沖法施工時，振沖器的振動作用使地基土獲得強烈的預震，這對砂土增強抗液化能力是極為有利的。
