什么是砂土液化?如何判别砂土液化?

发布网友 发布时间：2024-03-24 23:49

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热心网友 时间：2024-03-27 12:34

砂土液化是指处于地下水位以下松散的饱和砂土，受到震动时有变得更紧密的趋势。但饱和砂土的孔隙全部为水充填，因此，这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力（有效压力）减少，当有效压力完全消失时，砂层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变得像液体一样的状态，即通常所说的砂土液化现象。

黄河三角洲饱和砂土、饱和粉土具有液化的宏观条件，在历史地震发生时，曾有喷水冒砂、地面裂缝等现象发生。其液化程度受以下因素影响：土的颗粒特征、密度、渗透性、结构、压密状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震强度和地震持续时间等。

液化判别就是根据土的物理力学性质及其他工程地质特征，对土层在地震过程中发生液化的可能性进行判别。《建筑基础抗震设计规范》（GBJ11—89）中规定了饱和砂土、饱和粉土的液化判别方法；在对研究区内饱和砂土、饱和粉土的液化判别时，依照规范提供的方法，并采用了原位测试资料—标准贯入试验进行了液化临界值和液化指数的计算。

表4.4 地基液化等级及特征表

根据前述方法，利用研究区135个钻孔的标准贯入试验资料进行了液化指数的计算和液化等级的判别，生成液化等级分区图（图4.3）。

4.2.4.1 严重液化区

该区内的饱和粉土、饱和粉砂颗粒均匀，黏粒含量低，沉积厚度较大，形成年代新，固结程度差，因此是最易发生液化的地区。

1）主要分布于现代黄河三角洲顶点，向北向东呈扇形展布的黄河泛流主流带中上游部位，如陈庄镇—六合、虎滩—义和镇一带。

2）零星分布于废弃河道带和决口扇。如东营区永安—广北水库一线，呈条带状分布，为废弃河道带；利津县店子-前刘，呈片状分布，为决口扇的中部；东营区史口附近、东营区六户镇西侧、河口区新户东北等地。

4.2.4.2 中等液化区

该区一般位于严重液化区的外围及决口扇顶部或零星分布于小规模的黄河主流带，饱和粉土、粉砂的黏粒含量较低，固结程度较差，较易发生液化。

1）较大的决口扇及决口扇前缘坡地地带，如利津县城东—明集—大赵、东营区胜利—董集—油郭一带。

2）黄河泛流主流带或其边缘地带，如宁海—垦利县城、陈庄镇—傅窝、渤海农场总场东—建林—新安、义和水库南—河口区。

3）在滨海低地带内有零星片状分布，如五号桩及以东地区、刁口码头东北-孤北水库北部、新户以西及以北的近海地带。

4.2.4.3 轻微液化区

该区粉土、粉砂的沉积厚较小，黏粒含量较高，因此液化程度较轻。

1）古黄河三角洲泛滥平原及决口扇边缘，如利津县南宋—北宋、东营区龙居—广饶县陈官—丁庄。

2）现代黄河三角洲的非黄河泛流主流带区，如利津县王庄—垦利县胜坨、利津县集贤—垦利县城东部、河口区太平—义和水库。

4.2.4.4 非液化区

1）分布于小清河以南的山前冲洪积平原，该区地下水位埋藏深，水位以下的饱和粉土、粉砂密实程度较好，不易液化。

2）沿海地带的滨海低地，除河口相沉积外，地层黏粒含量较高或以黏性土为主，不易液化。

图4.3 砂土液化分区图

4.2.4.5 历史地震中砂土液化现象

据史料记载，研究区曾多次遭受地震影响，早期的地震破坏情况记载较为简略，仅通过近期的几次地震了解砂土液化程度。

（1）1888年渤海7级地震

史料中对该次地震曾有记载：“利津地裂四、五尺，长数百丈，出黑泥……”；“无棣地裂，黑水涌出……”；“惠民濒地裂，溢出黑水……”；上述三处均为黄河三角洲平原，工程地质条件相似，推测在未有记载的东部地带也可能出现过砂土液化现象。

（2）1969年渤海7.4级地震

该次地震对仙河镇、孤岛、河口等区的影响烈度为Ⅶ度；无论在Ⅶ度区还是Ⅵ度区都出现了规模较大的砂土液化现象。在Ⅶ度区范围内，多处发生地面下沉和规模较大的裂缝带，喷水冒砂现象较普遍，最大的喷水冒砂孔直径达4m左右。在Ⅵ度区范围内，八分场至井下指挥部一带，曾出现由地裂缝和喷水冒砂孔相间分布的条带，长达10km，宽数百米，条带总体走向北北西。在井下指挥部附近喷出的黑水还有臭味；据工程钻探资料推测，这种带臭味的黑水，很可能来源于6.7m深的沼泽相淤泥层。

（3）1976年唐山7.8级地震

该次地震在区内造成的影响烈度为Ⅴ度。研究区范围内出现喷水冒砂现象百余处，黄河大坝裂缝两处，地裂缝带长达千米。

上述历史震害现象表明，在远震条件下，兼之多种其他条件的综合作用，不仅Ⅶ度烈度时会普遍产生砂土液化现象，在Ⅵ度或Ⅴ度烈度时，局部地区（如古河道带）也会产生砂土液化现象。