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什么是砂土液化?又会造成哪些破坏?
  • 2021-12-03 17:55
  • 来源:​济震微讯
  • 发布机构:汕头市地震局
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  •    破坏性地震发生时,我们常发现在灾害区出现“喷砂”“冒水”“地陷”“裂隙”等现象,这就是砂土液化现象。砂土液化表面上只是出现喷砂冒水,但实际上它有可能导致堤岸滑塌、地面开裂下沉,进而破坏地面的公路、铁路、地面建筑和重大工程建设设施。


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      一、影响砂土液化的因素


       一般来说砂土的类型、饱水砂层的埋藏条件、地震动强度和地震动持续时间及砂土层的应力历史都会影响砂土液化。


      (一)砂土的类型

      砂土的类型和性质是影响砂土液化的主要因素。砂土液化震害资料表明,粉、细砂土最易液化。随着地震烈度的增高,亚砂土、轻亚粘土、中砂土、砾石等也可能发生液化。


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       砂土密度是影响液化的主要因素之一,疏松的砂土容易发生液化,而密实的砂土则不容易液化。这是因为砂土密度决定了其动力稳定性,砂土越密实,动力稳定性越强,越不容易液化。


      (二)砂土的成因和堆积年代


       饱水砂土的成因和堆积年代对砂土液化有一定程度的影响。根据震害报道,大面积砂土液化的地点多位于滨海平原、河口三角洲和近期河床堆积物区。这些地区的沉积物一般是在较短的历史时期内形成的,结构疏松,且地下水埋深很浅。


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      (三)饱水砂层的埋藏分布条件


       饱水砂层的埋藏分布条件决定了剩余孔隙水压力和上覆有效覆盖压力的大小。当砂层的剩余孔隙水压力超过其上覆粘土层的有效覆盖压力时,就会产生液化现象。


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      当液化砂层上覆盖有较厚的非液化粘性土层时,不容易发生砂土液化,这是因为砂土受到较大的粘土覆盖层自重压力和侧压力,剩余孔隙水压力很难积累到超过覆盖层有效压力的程度。同理,地表出露的饱水砂层最易液化。


      另外,地下水埋深越浅,饱水砂层越容易液化。


      (四)地震动强度和持续时间


        地震动是砂土液化的动力。地震作用越强、持续时间越长,越容易引起砂土液化,砂土液化范围会越广,因此造成的破坏也会越严重。


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       地震持续时间会直接影响剩余孔隙水压力累积状态。一般振动延续时间越长,引起的剩余孔隙水压力累积上升越大,饱和砂土发生液化的可能性就越大。地震剪应力大小相同时,地震持续时间越长,砂土液化的可能性就会增大。


      (五)应力历史


       砂土遭受过的地震影响称为应力历史的影响。有过地震影响的砂土较没有地震影响的砂土更不容易发生液化。但历史上也发生过液化后来又重新被压密的砂土,则较容易重新液化。


      二、典型的地震液化现象


       地震导致的砂土液化现象在饱水疏松砂层广泛分布的海滨、湖岸、冲积平原,以及河漫滩、低阶地等地区尤为常见,位于这些地区的建筑和工程设施深受其害。


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      (一)地面沉降


       饱水且疏松的砂土受到振动作用趋于密实,造成地面下沉,低平的滨海、滨湖平原可能会因为地面下沉被海湖和洪水浸淹,使该地带居民生活受到影响。1964年阿拉斯加地震时,波特奇市因砂土液化地面大幅度下沉,只要海水涨潮该市就受浸淹,后来被迫迁址。


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      (二)地表塌陷


       地震时砂土中孔隙水压力剧增,当砂土出露地表或其上覆土层较薄时,即发生喷砂冒水,造成地下淘空,引发地表塌陷。海城地震时,在震中以西的下辽河、盘锦地区出现大量喷砂冒水,这种现象一般开始于主震后数分钟,持续数小时,甚至数日。交通、水利设施、农田、房屋、地下管道和油井等因此造成严重损害。


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      (三)地基失效


       地震动的持续作用可引起地基失效,造成建筑物、构筑物破坏。如1964年日本新泻地震时地基失效造成建筑物破坏现象很普遍,轻微破坏的有31000座,严重破坏的6200座,倒塌的2130座。


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      (四)地面流滑


       液化土层分布在斜坡上时,会在地震力作用下产生地面流滑导致斜坡失稳。1960年智利大地震时,内华湖附近的圣佩德罗河上,发生了多处滑坡,其中最大一个滑坡体是由于粘土层中大量粉砂土透镜体的液化所致。


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