地震液化作用

地震液化作用

地震液化作用是指由地震使飽和鬆散沙土或未固結岩層發生液化的作用。它可使地基軟化,建築物因而倒塌;大量飽和沙土還可從地下如泉水湧出,在地面堆積成丘;另一方面則使地下某些部位空虛,地面因而沉陷。這種現象多出現在河邊、海濱含水的沙層中,內陸地下水豐富的砂岩層也可以出現。地震液化作用主要包括:液化泄水岩脈、水塑性褶皺、液化捲曲變形、液化角礫岩、粒序斷層、V型地裂縫等。根據歷史地震記載、現代地震和模擬試驗,造成沙土液化的震級大於芮氏5級,液化過程一般發生於地下一定深度(20米)內。

基本介紹

  • 中文名:地震液化作用
  • 外文名:seismic liquefaction
  • 學科:地震學
  • 定義:是指由地震使飽和鬆散沙土或未固
  • 主要包括:液化泄水岩脈液化角礫岩
  • 類別:自然災害
概念,成因,條件,分析與判斷,判定與評價,治理措施,

概念

成因

少粘性土受地震力作用後,使土體積縮小、孔隙壓力猛增,從而使有效壓力減小,使土迅速減小或完全喪失抗剪強度,使土體像液體一樣流動或噴出地面,成為地基液化。

條件

內因:有的說砂土,實踐證明叫“少粘性土”更好一些,有的粉土輕壤土也可能液化。
外因:飽和+地震動
如果是常年乾燥狀態,不會液化,如果地震烈度是小於6度,也認為不發生液化。

分析與判斷

液化土內因分析與判斷
(a)土的粒徑與級配:與中值粒徑和不均勻係數有關。
(b)土的密實度:越密實越不易液化。
(c)土的上覆壓力和側向壓力:[地應力]越大越不容易液化。

判定與評價

哪些場地需要進行地震液化評價
顯然,某些地區是相對穩定版塊,地震烈度極小,一般建築物不進行地震液化評價。岩土工程勘察規範2001指出
“在抗震設防烈度等於或大於6度的地區進行勘察時,應劃分場地類別,劃分對抗震有利、不利或危險的地段”。“抗震設防烈度6度時,可不考慮液化的影響,但對沉陷敏感的乙類建築,可按7度進行液化判別。甲類建築應進行專門的液化勘察。”
地震液化判定方法
岩土勘查規範和水利水電工程地質勘查規範都要求(a) 初判 (b) 復判
準備工作,先查場區地震烈度,7度以上進行地震液化判斷。
(1)初判
首先,根據地基土的基本特性,特別是土的顆分分類,一般產生地震液化的是“少粘性土”,粘粒含量大於17%,則初判無地震液化可能,否則,需要根據(2)復判。
(2)復判
復判方法很多,常用的是綜合指標法和標貫判定:
(a)綜合指標判斷
烈度 7 8 9
加速度g 0.1 0.2 0.4
顆分d50(mm) 0.05-0.15 0.03-0.25 0.15-0.50
相對密度 <0.6 <0.7 <0.8
**相對密度,一般作試驗比較麻煩,實踐中很少採用。
(b)根據標準貫入試驗判斷
該方法是最常用和可靠的,好多國外也用中國的經驗[我在合適的時候上載老外對地震液化的研究],因為是原位測試結果,而且可以反應場地地應力狀態等。一般判斷15米以內地基,太深標貫修正鑽桿、孔斜、孔壁摩擦等問題突出。還有15米以下即使是少粘性土,一般也很密實,很少有地震液化的可能。
***********************************************
Nc=N[1+0.125(H-3)-0.05(h-2)]
***********************************************
N是N63.5進行桿長和地下水修正後的表貫擊數。
H - 砂土層的埋深(米)
h - 地下水位埋深(米)
H=3m,h=2m,按下面取N
+++++++++++++++++++++++++++++++
烈度 7 8 9
N 6 10 16
+++++++++++++++++++++++++++++++
判斷:N63.5 > Nc 不液化,否則液化
另外,有的還進一步進行液化程度計算,一般需要大量的標貫或靜力觸探數據,否則沒法進行。我從來沒有計算過,搞到復判就可以啦。
說明:以上方法大多可水電規範或抗震設計規範中找到,但一般沒有條理,給出很多方法,大家都基本不用,因此給新手增加了好多麻煩, 讓人感到“不知道哪個更好、哪個更準確”。
液化判定深度問題
岩土勘察規範規定:“地震液化的進一步判定應該在地面以下15米範圍進行,對於樁基或基礎埋深大於5米的,加深至20米。勘探點不少於3個,勘探深度大於液化深度。 "

治理措施

由於外因,飽水和地震我們無法改變,因此,只能從土的內因找解決辦法,有兩個思路,一個是土的顆粒為“少粘性土”,其次是密實度差,多處於“鬆散”狀態。因此,治理無外呼於此.
(1)淺基礎或基礎面積、埋深不大,可以採用換填,用性狀更好的顆粒更粗的土置換“鬆散的少粘性土”。這種做法很少,因為置換也涉及碾壓過程,因此,都直接選(2)。
(2)壓密可液化土層
方法很多,經常採用的有:
(a) 強夯法:
壓密,城市附近不允許,噪音和地震動太大,適合於郊區,處理深度也不超過8米。當然也取決於土的類別。
(b) 碎石樁:置換+擠密
處理深度大,採用螺旋鑽就可以。
(c) 震動夯
邊震動邊搗密,處理深度很大,世界記錄是56米,廣泛用於工民建和水利工程行業,更多精彩祥見:
(d)化學處理
根據土與水中離子生成穩定的化合物,使土變密實。

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