砂土地震液化的影响因素及防治措施分析课件.ppt

1、 13 引言1 砂土液化机理2 影响因素 防治措施34文字内容地震液化是地震震地震液化是地震震害的主要形式之一害的主要形式之一造成巨大的危害造成巨大的危害引言引言文字内容造成巨大的危害造成巨大的危害台湾1999年台中港大面积地基液化现象 地震在土粒间的接触点上引起新的应力,破坏了土的结构造成突然崩溃，与此同时,孔隙水来不及排出，引起孔压上升,致使土的强度降低乃至丧失,呈现为稀砂(泥)浆状。动荷条件属于外在因素，动荷条件属于外在因素，主要包含震动强度和持主要包含震动强度和持续时间。续时间。埋藏条件从广义上分为埋藏条件从广义上分为物理条件和化学条件物理条件和化学条件砂土的粒径，相对密度砂土的粒径，

2、相对密度或初始孔隙比或初始孔隙比 震动强度以地面加速度来衡量震动强度以地面加速度来衡量,震动强度震动强度大大,地震地面加速度就大地震地面加速度就大,相同条件下的饱和砂相同条件下的饱和砂土层就容易被液化。土层就容易被液化。震动持续时间长震动持续时间长,往往意味往复加荷次数往往意味往复加荷次数多多,反之则少反之则少,因此地震持续时间越长因此地震持续时间越长,砂土越砂土越可能液化。可能液化。单击添加单击添加动荷条件动荷条件砂土液化的距离判别模型：砂土液化的距离判别模型：w(x)=1.565a-0.539b-0.003c-0.526d+1.278e+0.021f-6.434w(x)=1.565a-0.

3、539b-0.003c-0.526d+1.278e+0.021f-6.434 从公式中还可以看出，在地震地面加速度相同的条件下从公式中还可以看出，在地震地面加速度相同的条件下,持续时持续时间短不液化的砂土层间短不液化的砂土层,在经受较长时间的震动后仍可能会发生液化。在经受较长时间的震动后仍可能会发生液化。但此判别模型存在不足之处，因为震动强度及持续时间对砂但此判别模型存在不足之处，因为震动强度及持续时间对砂土液化的影响也并不如上式那样呈单一规律，还要受到其他土液化的影响也并不如上式那样呈单一规律，还要受到其他因素的影响。因素的影响。单击添加单击添加动荷条件动荷条件 例如在例如在20082008

4、年四川汶川地震中，根据中国地震局台网中心公布的年四川汶川地震中，根据中国地震局台网中心公布的汶川汶川 8.0 8.0 级地震地表峰值加速度分布图。级地震地表峰值加速度分布图。主要分为分为物理条件和化学条件主要分为分为物理条件和化学条件物理条件物理条件:主要是指砂土所处的力学环境；主要是指砂土所处的力学环境；化学条件化学条件:指砂土所处的液体环境以及气体、指砂土所处的液体环境以及气体、离子和胶体的分布状态。离子和胶体的分布状态。单击添加单击添加埋藏条件埋藏条件初始限制压力初始限制压力 在地震荷载下，土体液化的可能性随着初始限制压力的不同而不同，限制压在地震荷载下，土体液化的可能性随着初始限制压力

5、的不同而不同，限制压力愈大，砂土液化的难度愈大。例如在在日本新泻地震时，在一个有三米厚填土力愈大，砂土液化的难度愈大。例如在在日本新泻地震时，在一个有三米厚填土的区域，经过地震之后，砂土层保持稳定。但在该区域以外砂土却广泛液化。在的区域，经过地震之后，砂土层保持稳定。但在该区域以外砂土却广泛液化。在海城地震（海城地震（19751975）也出现了类似的现象。）也出现了类似的现象。单击添加单击添加埋藏条件埋藏条件地下水的埋深和上层排水关系地下水的埋深和上层排水关系 砂土液化必然离不开水，地下水的埋深和上层排水条件直接影响砂层液化的砂土液化必然离不开水，地下水的埋深和上层排水条件直接影响砂层液化的产

6、生和发展，地下水是砂土饱和的必要条件。产生和发展，地下水是砂土饱和的必要条件。地下水位愈高，砂土愈容易液化反之愈难。地下水位愈高，砂土愈容易液化反之愈难。砂体的透水性愈好，越不易液化。砂体的透水性愈好，越不易液化。从表中实验数据可以看到，随着砂土粒径的减小，超静孔压消散时间变长从表中实验数据可以看到，随着砂土粒径的减小，超静孔压消散时间变长,液化更容易液化更容易主要包括主要包括砂土的粒径、相对密度或初始孔隙比砂土的粒径、相对密度或初始孔隙比单击添加单击添加土性条件土性条件砂土的粒径砂土的粒径 不同粒径砂土超静孔压消散时间不同粒径砂土超静孔压消散时间 但砂土粒径对砂土液化的唯一并不单纯的呈现粒径

7、越小越容易液化，但砂土粒径对砂土液化的唯一并不单纯的呈现粒径越小越容易液化，以以2011年新西兰地震为例，在其液化区年新西兰地震为例，在其液化区48个钻孔中选取采集试样正好位个钻孔中选取采集试样正好位于液化层的于液化层的31个钻孔，共计个钻孔，共计42组数据。组数据。单击添加单击添加土性条件土性条件n相对密度或初始孔隙比相对密度或初始孔隙比 据室内试验研究结果表明据室内试验研究结果表明,加速度加速度 相对密度值相对密度值 结果结果 0.2g 62.5%砂土一般不液化砂土一般不液化 0.4g 66%砂土一般不液化砂土一般不液化 0.5g 66.5%砂土一般不液化砂土一般不液化 例如在例如在196

8、4年日本新泻市大地震时，相对密度为年日本新泻市大地震时，相对密度为50%左右的地方，砂土广泛左右的地方，砂土广泛发生液化，但在相对密度大约超过发生液化，但在相对密度大约超过70%的区域就没有发生液化。初始孔隙比的区域就没有发生液化。初始孔隙比与相对密度对液化的影响趋势是相同的。与相对密度对液化的影响趋势是相同的。通常通常,相对密度越大相对密度越大,砂土越难液化。砂土越难液化。自由场地自由场地现存结构现存结构单击此处添加段落文字内容单击此处添加段落文字内容单击此处添加段落文字内容自由场地自由场地挖换：将易液化砂层挖除然后回填非液化土挖换：将易液化砂层挖除然后回填非液化土加密加密：直接震密法：振动

9、器在饱和的砂性土中产生弹性波直接震密法：振动器在饱和的砂性土中产生弹性波,使原有的颗粒排列方式使原有的颗粒排列方式发生变化发生变化挤密砂挤密砂(碎石碎石)桩法：将一根带有活瓣的钢管打人松砂地基达，并倒人粗桩法：将一根带有活瓣的钢管打人松砂地基达，并倒人粗粒料，然后边振动边将钢管上提，同时将填人钢管中的粗粒料夯实。在粒料，然后边振动边将钢管上提，同时将填人钢管中的粗粒料夯实。在打入钢管时的振动及钢管的挤土作用已使砂土被挤密，在夯实填入粗粒打入钢管时的振动及钢管的挤土作用已使砂土被挤密，在夯实填入粗粒料的同时，又在桩径方向扩张，使周围的松砂进一步被挤密料的同时，又在桩径方向扩张，使周围的松砂进一步

10、被挤密爆炸振密法：利用爆炸时的冲击力使地基土的原有结构被破坏爆炸振密法：利用爆炸时的冲击力使地基土的原有结构被破坏(产生液化产生液化)。振冲置换法：在地基砂土中插人棒状的振冲器，同时开动水泵振冲置换法：在地基砂土中插人棒状的振冲器，同时开动水泵,使喷嘴使喷嘴喷出高压水流，在振动水冲的联合作用下，振冲器很快即可沉到预定深喷出高压水流，在振动水冲的联合作用下，振冲器很快即可沉到预定深度。清孔后从孔口逐段填粗粒填料，每段填料均用振冲器振挤密实，达度。清孔后从孔口逐段填粗粒填料，每段填料均用振冲器振挤密实，达到要求的密实度后，施工下一填料段，直至地表到要求的密实度后，施工下一填料段，直至地表强夯法：起

11、吊设备将重锤由高处自由落下时产生的冲击波来使强夯法：起吊设备将重锤由高处自由落下时产生的冲击波来使地基松砂密实地基松砂密实 增加压重：在砂土地基表面覆盖一层非液化土的压重盖层。增加压重：在砂土地基表面覆盖一层非液化土的压重盖层。排水：直接抽水排水：直接抽水围封：板桩、砾石桩、地下连续墙等手段将结构物地基四周包围起来，围封：板桩、砾石桩、地下连续墙等手段将结构物地基四周包围起来，限制砂土液化时发生侧移限制砂土液化时发生侧移内灌浆容现存结构现存结构抽除地下水抽除地下水渗透灌浆：讲较稀流动性较好的浆材注入到砂土地渗透灌浆：讲较稀流动性较好的浆材注入到砂土地基中基中压密灌浆：将流动性较差（一般为粉细砂

12、水泥浆）压密灌浆：将流动性较差（一般为粉细砂水泥浆）的浆液注入砂土地基中的浆液注入砂土地基中高压旋喷：在地基中钻小孔至一定深度，以极高压高压旋喷：在地基中钻小孔至一定深度，以极高压力将浆液从钻杆下端的喷嘴喷出，同时钻杆旋转上力将浆液从钻杆下端的喷嘴喷出，同时钻杆旋转上提至钻杆全部拔出钻孔提至钻杆全部拔出钻孔深搅法：在地基中形成高强度低渗透性的柱或深搅法：在地基中形成高强度低渗透性的柱或板，通过置换作用形成的复合地基提高了地基板，通过置换作用形成的复合地基提高了地基的强度及承载力的强度及承载力灌浆灌浆结论：结论：(1)(1)液化现象主要受动荷条件、土性条件及埋藏条件的影响，不液化现象主要受动荷条件、土性条件及埋藏条件的影响，不同地区影响的主导因素有差异同地区影响的主导因素有差异,分析时也需要综合考虑。分析时也需要综合考虑。(2)(2)针对不同因素主导下的液化现象，防治方法不同，然而不管针对不同因素主导下的液化现象，防治方法不同，然而不管是怎样的影响因素，施工人员在处理时一定要找出砂土液化相应的是怎样的影响因素，施工人员在处理时一定要找出砂土液化相应的主导因素并了解各个措施的局限性，从而选择合适的措施进行防治。主导因素并了解各个措施的局限性，从而选择合适的措施进行防治。