震动液化评价及处理

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　　摘要：砂土液化是地震效应中的地基基底效应的一种，是工程中常遇到的问题。砂土液化导致地基失效从而引起上部建筑不均匀沉降、塌陷，是地震灾害的主要部分。我国是地震多发带，由其造成的财产损失和人员伤亡巨大。所以对震动液化的研究格外重要。本文阐述了砂土液化的机理并提出了评价砂土液化的步骤与处理措施。
　　关键词：地震灾害；砂土液化；判别；地下水位埋深；处理措施
　　
　　一、液化机理
　　在疏松饱和砂土地段若发生地震，饱和砂土在地震产生的横波的反复作用下，砂粒互相挤压趋于密实。由于砂土孔隙度的减小导致其空隙中的水被排出。随着地震所产生的横波的不断作用，砂土的透水性随着孔隙度的不断减小而减小，从而使其排水不通畅。则上一周期的排水尚未完成，下一周期的孔隙度减小又产生了，应排除的水来不及排走，于是对水产生挤压，就产生了超孔隙水压力。砂土的抗剪强度由原来的：
　　变为
　　式中：是砂土粒间的法向应力；为砂土粒间的内摩擦角；为总孔隙水压力；为超孔隙水压力。
　　由公式可得：随着超孔隙水压力不断增加，砂土的抗剪强度不断减小。当增大到一定程度时，其与法向应力相抵消，从而抗剪强度消失，地基因此失效。
　　
　　二、评价步骤
　　2.1 砂土液化初步判别：（1）地质年代为晚更新世或晚更新世以前的土层可判断为非液化土。（2）粉质粘土（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度、9度分别不小于10、13、16时，可判别为不液化土。（3）采用天然地基的建筑，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，可不考虑液化影响：
　　；；
　　式中：为地下水位埋深，宜按建筑使用其内平均最高水位采用，也可按近其内年最高水位采用；为上覆非液化土厚度，计算时宜将淤泥和淤泥质土层口扣除；为基础埋置深度，不超过2m时应采用2m计；为液化特征深度。
　　2.2 砂土液化进一步判别：方法一：剪应力对比法：地震波在砂层中产生剪应力，当其超过土层液化所需剪应力时则产生液化。方法二：现场标准贯入实验：土层标准贯入锤击数大于土层标准贯入锤击数临界值则不发生液化；若小于土层标准贯入锤击数临界值则发生液化。此处运用方法二。
　　地震烈度 7 8 9
　　 近震 6 10 16
　　 远震 8 12 ?
　　
　　具体步骤：（1）获得所评价地区的地震烈度，查资料获得。并根据所评价地区离震中距离判断此处是近震还是远震。从而根据下表获得标准贯入锤击数基准值。（2）通过敲击板法人工地震波确定地下水位埋深。（3）通过钻孔取样确定土体的类型和厚度，并对不同埋深的土样进行标准贯入试验测得其标准贯入锤击数，同时利用筛分析法求得土样的粉粒含量。（4）标准贯入锤击数临界值的确定：因为当饱水砂层埋深在10-15米以下时就难以液化了。所以只需考虑15米以内就可以了。根据建筑抗震设计规范（GBJ―89）所推荐的方法评价振动液化时，在地面以下15米深度范围内发生液化的条件是：
　　；
　　
　　式中：为饱和土标准贯入深度；为粉粒含量百分率，当小于3时，均应采用3计；为饱和土标准贯入锤击数实测值；为液化判别标准贯入锤击数临界值；为液化判别标准贯入锤击数基准值；为地下水位埋深。当上述条件满足时则发生液化，否则不发生液化。最后由最大液化深度作为液化深度。
　　
　　三、处理措施
　　砂土液化的处理原则是：（1）在选场地时应尽量避开饱和砂土和具有强烈震动且烈度较大地区；（2）建筑设计时应选择合理的基础类型尽可能使基础建在基岩上；（3）地基处理的基本标准为应处理至液化标准下即处理后的土层的标准贯入锤击数实测值应大于标准贯入锤击数临界值。具体的处理方法包括注浆法、反滤盖重、排水、夯实等。其中注浆法是通过向土体注浆的来达到加固土体的目的,包括渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆。渗透注浆是通过水泥颗粒渗入土层来达到加固目的的，他不适用于颗粒粒度较小的土层。劈裂注浆不适用于周边已施工有桩基的土体。反滤盖重和排水法可以降低超空隙水压力从而提高抗剪强度。夯实则可以增加土体的密实度，使土体更加稳定。
　　
　　四、结语
　　砂土液化在强震中往往会大范围的发生，危害惨重。通过合理的评价与治理将大大的减少损失。在评价和处理中，初步判断不可忽视，初步判断时要求进行充分的地质堪察来确定场地的土体类型及地震烈度，进行精确的初步判断可以节省大量资金。在具体工程中，水位地质条件往往比较复杂，地下水位是在不断的变化，地下水位埋深越浅越易于发生砂土液化，要结合场地地下水位的变化历史以最浅的地下水位埋深为准。在处理措施中应结合场地的工程地质条件选择合适的注浆方法。
　　
　　参考文献：
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　　[5]吕菲：砂土液化机理及判别方法分析研究：2010[08]
　　[6]龙昌龙 杨震茂：砂土液化危害及地基处理方法探讨：2002[03]
　　[7]尹志芳：有关砂土液化判别公式的一些讨论：2010[05]

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