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砂土地震液化小结 1 砂土液化概述 1.1 定义 饱和砂土在地震、动力荷载或其他外力作用下，受到强烈震动而丧失抗剪强度，使砂砾处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象称为沙土液化。 1.2 危害 涌沙 地面沉降及地面塌陷 砂土液化 地基失效 滑塌 （1）涌沙：涌出的砂掩盖农田，压死作物，使沃土盐碱化、砂质化，同时造成河床、渠道、径井筒等淤塞，使农业灌溉设施受到严重损害。 （2）2 砂土地震液化机理 砂土是一种松散的物质，它主要依靠颗粒间的摩擦力承受外力和自身的稳定，而这种摩擦力取决于粒间法向压力： 式中σ为正应力，φ为内摩擦角，c为黏聚强度，σtanφ为摩擦强度 饱和沙土是由水和砂复合体系，水的突出力学特性是体积难以压缩，能承受极大的法向压力，但不能承受剪力。砂粒间可以承受剪力，但当水体饱和时，孔隙水压力增大，砂粒间的有效应力减小，在地震过程中反复振动，最终导致有效 应力减为零，砂粒悬浮，发生沙土液化。 饱和砂土在强震作用下颗粒有移动和变密的趋势，应力的承受由砂土土体骨架转向水，由于砂土渗透性不良，孔隙水压力逐渐积累，有效应力下降，当孔隙水压力积累至总应力时，有效应力为零，土颗粒在水中处于悬浮状态。 3 影响砂土地震液化因素 3.1 影响因素 砂 土体类型和性质 土 饱和砂土（内因） 地 饱和砂层的埋藏条件 震 地震强度 液 地震作用（外因） 化 地震持续时间 3.2 土体类型和性质 以砂土的性对密实度Dr以及砂土粒径和级配表征砂土液化条件 表1 影响砂土地震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 细颗粒较容易液化，平均粒径在0.1mm左右的细砂抗液化性最差 级配 不均匀系数Cu 不均匀系数越小，抗液化性愈差，粘性土含量愈高，愈不容易液化 形状 — 圆粒形砂比棱角形砂易液化 密度 相对密实度Dr 密度愈高，液化可能性愈小 渗透性 渗透系数K 渗透性低的砂土容易液化 结构性 颗粒排列胶结程度均性 — 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 超压密土比正常压密砂土不易液化 3.3 饱和砂层埋藏条件 （1）地下水埋深 （2）砂土层上的非液化粘土层厚度 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，静止土压力系数K 上覆土层越厚，土的上覆有效压力越大，越不易液化 排水条件 边界土层渗透性 排水条件良好，有利于孔隙水的排出，减小液化可能性 孔隙水向外排出的渗透路径长度 液化砂层厚度 地震历史 — 遭受过历史地震的沙土比未遭受地震的沙土不易液化，但曾经发生过液化的沙土重新压密后易重新液化。 3.4 地震强度 实测地震时最大地面加速度，计算在地下某一深度处由于地震而产生的实际剪应力，再用以判定该深处的砂土层能否液化。 3.5 地震持续时间 地震持续时间越长，其产生的等效剪应力循环次数N越多，而地震持续时间与地震有关。 表3 影响砂土地震液化的因素之动荷载条件 因素 指标 对液化的影响 地震 烈度 震动强度 地面加速度amax 地震烈度高，地面加速度大，愈容易液化 持续时间 等效循环次数N 震动时间愈长，或震动次数愈多，愈容易液化 4 砂土地震液化的判别 4.1 判别步骤 范围 后果 是 可能性 砂土是否液化 预防或减轻砂土地震液化措施 否 工程抗震设计 4.2 砂土地震液化的初步判断 （1）场地所在的烈度区≤6度时，饱和砂土不进行液化判断 （2）饱和砂土其地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及以前时，7、8度时可判为不液化。 （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。 dud0+db-2 dwd0+db-3 dw+du1.5d0+2db-4.5 其中：dw为地下水位深度（m）；du为上覆盖非液化土层厚度（m）；db为基础埋置深度（m），不超过2m采用2m；d0为液化土特征深度（m），对应地震烈度为7度、8度和9度时分别取7m、8m和9m；计算时宜将淤泥和淤泥质土扣除。 4.3 砂土地震液化进一步判断（复判） 当饱和砂土认为需进一步进行液化判断时，应采用标准贯入实验判别法判断地面下20m范围内土的液化，当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正），小于或等于液化判别标准贯入锤击数的临界值，应判断为液化。 在