第2章 场和地基.pptVIP

或：饱和砂土和饱和粉土的液化，是指在地震作用下，饱和土中的孔隙水压力等于或大于周围土的固结压力，使土体丧失抗剪强度呈液体状态而丧失其承载力。 更概括地说，液化就是指将任何物质转变成液态的作用或过程 。 在无粘性土中，从固态向液态的转变是因孔隙水压增高和有效应力减少所导致的。 由力学平衡条件可知：如液化区的水头梯度达到其临界值icr时，则使土颗粒间有效应力等于0，就会发生液化现象。 液化的宏观标志是在地表出现喷水冒砂。 式中：ds—土粒比重； e—天然孔隙比。 唐山地震时，严 重液化地区喷水高度 可达8米，厂房沉降 可达1米。 天津地震时，海 河故道及新近沉积土 地区有近3000个喷水 冒砂口成群出现，一 般冒砂量0.1-1立方 米，最多可达5立方 米。有时地面运动停 止后，喷水现象可持 续30分钟。 二、砂土液化的宏观经验 从大量宏观震害调查中，可以总结出以下几点有关工程抗震的经验和规律： 1、在砂土液化区内，上部结构的震害大都是由于地基失效引起的，直接由于振动引起的结构本身震害几乎没有。 这是因为砂土液化后砂层不能再传递剪切波，从而阻止了振动引起的震害。假若液化砂层之上有一层又厚又坚实的表层土足以支承上部结构，则结构物的总震害将比无砂土液化时轻；假若液化砂层离地面很近或地表层不足以防止地基失效时，则上部结构将出现由于地基失效而引起的震害。其震害将是整栋房屋倾斜、八字型裂缝、有的也会出现建筑物底层陷入地面以下、室内地坪上鼓、开裂或设备基础上浮或下沉。 2、砂土液化大多发生在近地表的饱和松散粉细砂层，最常见的是在地表下10m 以内，个别的有发生在10-17m处的，但20m以下的情况很少见。 其原因可能是： （1）埋藏深的砂层受到周围的压力较大，需要有较大的孔隙水压才能液化。 （2）埋藏深的砂层相对密度较大，强度高可以承担较大的应力，在地下较深处的地震动可能较小，非饱和砂土的孔隙水压不高，当砂土的颗粒粗时，孔隙水容易流动，孔隙水压不易很快提高。 （3）由于埋藏较深，即使液化也难于冒出地表，不易被发现。目前国内外一般认为地下砂层在地震时是否发生液化，主要以地面是否出现冒水喷砂为依据。地面若有冒水喷砂者，即认为其下的砂层液化，否则难以判断其下的砂层是否液化。 3、砂土液化的冒水喷砂现象，常发生于地震过程中，有时也发生于地震快终止或终止后的一段时间内。 这一过程表明：液化现象出露到地表至少需要三个阶段，即砂层局部液化、全部砂层液化和液化喷出地表。这三个阶段的完成需要一定时间，这个时间与地震动的大小、持续时间、砂层和覆盖层的力学特征和几何形态等有关。 4、强地震可能使松散砂层变密，也可能使密实砂层变松；这一点已被现场调查所证实。 由于自然状态的砂层常常是不均匀的水平层，各相临层的密度常常是不一样的，在强震作用下，松散的砂层可能在液化，液化后砂层的孔隙水可能会向相临较密的砂层渗透，从而使密砂变松散；而原来松散的砂层在液化后变密；但在下一次强震时，这一过程又可能反过来。由此可见，液化后的砂层可能再液化而不是变得更密实，直至密实得而不会再液化。 三、场地土液化的主要危害 （1）淹没农田，淤塞渠道，桥梁破坏； （2）地面开裂下沉使建筑物产生过度下沉或整体倾斜； （3）不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂； （4）室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。 当砂土和粉土液化时，其强度将完全丧失从而导致地基失效。危害有以下几方面： 四、影响场地土液化的主要因素 1、地质年代 地质年代的新老表示土层沉积时间的长短，较老的沉积土经过长期的固结作用使土的密实程度增大。因此，地质年代愈久的土层抵抗液化能力就愈强。宏观震害调查表明：在我国历次大地震中，尚未发现地质年代属于第四纪晚更新世Q3（年代测定为126000年（±5000年）至10000年 ）及其以前的饱和土层发生液化的。 2、土中粘粒含量 粘粒是指粒径小于0.005mm的土颗粒，粘粒颗粒含量多少决定了这类土壤的性质是与粘性土靠近还是与砂类土靠近；同时土中粘粒的增加，使土的粘聚力增大，从而抵抗液化的能力增强。 3、上覆非液化土层厚度和地下水位深度 上覆非液化土层是指地震时抑制可液化土层喷水冒砂的厚度。构成覆盖层的非液化层除天然地层外，还包括堆积五年以上或地基承载力大于100kPa的人工填土层，当覆盖层夹有软土层时，该土层应从覆盖层中扣除。 实际震害表明，地下水位高低是影响喷水冒砂的一个重