砂土遇水軟化機理

『壹』 什麼叫沙土液化有什麼危害

在一定影響下，處於地下水位以下的砂土,性質改變，表現出類似液體的特證的現象為砂土液化災害現象。和黃土濕陷、膨脹土脹縮、凍土凍融、淤泥觸變等一樣，是一種特殊岩土災害。

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這里說在強烈地震作用下，但事實上不僅僅地震會引起砂土液化，地震、爆炸、機械振動等都可以引起砂土液化現象。

淺談砂土液化的災害現象
朱春生/文
在強烈地震作用下,處於地下水位以下的砂土,其性質可能發生明顯的變化,致使它的表現具有類似液體的特證,這種現象,人們稱之為砂土液化災害現象.砂上液化災害直接影響我國城鎮建設的迅速發展,是我們進行地震安全性評價,抗震設防,震害預測等工作的一個重要的環節.從唐山地震,大阪地震,台灣花蓮地震,土耳其地震等近幾十年來所發生的災害性地震來看,砂土液化給人類帶來極為廣泛的災害.
一,砂土液化的宏觀現象:
1.噴砂冒水.這是砂土液化最明顯的宏觀標志,它和受壓的液體一樣,液化砂土在上部土層的壓力下,會從覆蓋薄弱的地方冒出地面,噴砂冒水嚴重的地方,大片農田和莊稼被淹埋,渠道,水井被淤.
2.岸堤滑塌.河遭和公路,鐵路的邊溝覆蓋層比較薄弱,這里的砂層更易發生液化,由於有臨空面存在,往往造成河崇,堤坎,路床產生沉陷,裂縫和滑塌,並使橋梁或其它設施產生嚴重破壞.
3.地面開裂下沉.液化的砂土往往從地裂縫噴到地面上來,另一方面,砂土液化也往往會加劇地面開裂,並且液化的砂層在重新沉積之加劇上部結構破壞.
二,砂土液化的地質背景
砂土液化發生在地下,是和一定的地質條件緊密聯系在一起的,在一定的地震作用和地質背景下,能否發生液化,規模大小,震害輕重,都和土的類型,狀態有密切關系.大量事例證明,噴砂冒水嚴重的地區,地下水位一般都比較淺,很少超過3米.根據有關資料,地下水位深度為3一4米時,噴砂冒水現象就很少了,地下水位超過5米時,未見到噴砂冒水事例.所以,似乎不妨把液化最大的地下水位深度定為5米.
當然在同樣條件下,飽和,鬆散,潔凈,均勻的粉細砂最容易液化.在考慮液化問題時,先要明確烈度,然後根據場地的勘察資料,明確在可能發生液化的深度范圍內是否存在可液化的土型(由粗沙到輕亞粘土).如果存在這種土型,就要根據試驗資料檢查這種土的分類指標是否在上述限界值范圍之內,最後還要研究這層土和地下水的埋藏條件,如果土層和地下水位的埋深都在上述的范圍之內,這就意味著給定的場地存在砂土液化問題.

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砂土液化
SandLiquefaction

飽水的疏鬆粉、細砂土在振動作用下突然破壞而呈現液態的現象。其機制是�飽和的疏鬆粉、細砂土體在振動作用下有顆粒移動和變密的趨勢，對應力的承受從砂土骨架轉向水，由於粉和細砂土的滲透力不良，孔隙水壓力會急劇增大，當孔隙水壓力大到總應力值時，有效應力就降到0，顆粒懸浮在水中，砂土體即發生液化。砂土液化後，孔隙水在超孔隙水壓力下自下向上運動。如果砂土層上部沒有滲透性更差的覆蓋層，地下水即大面積溢於地表；如果砂土層上部有滲透性更弱的粘性土層，當超孔隙水壓力超過蓋層強度，地下水就會攜帶砂粒沖破蓋層或沿蓋層裂隙噴出地表，產生噴水冒砂現象。地震、爆炸、機械振動等都可以引起砂土液化現象，尤其是地震引起的范圍廣、危害性更大。砂土液化的防治主要從預防砂土液化的發生和防止或減輕建築物不均勻沉陷兩方面入手。包括合理選擇場地；採取振沖、夯實、爆炸、擠密樁等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水壓力；換土，板樁圍封，以及採用整體性較好的筏基、深樁基等方法。

『貳』 砂土液化和流砂的共同點和區別

我知道的流砂的形成是多種多樣的，主要原因是由於河水的沖積經過地質的變化而形成的砂層，在遇到水流的情況下，整個砂層發生流動，從而形成了流砂層，在長江沿岸、沿淮部分地區以及我省的碭山、蕭縣也有流沙層的分布。流砂，顧名思義，就是流動的砂子，這主要是砂子在地下遇到水，在水的壓力發生變化的情況下，水發生了流動，這樣砂子跟水一起發生了流動。在通常情況下地下水的壓力是固定不變的，但是一旦水壓發生變化，整個砂層就會跟著發生變化，因此處理好流砂問題對基礎的影響，對於基礎施工來說，有著十分重要的意義。正確的處理好流砂層在基礎施工過程中造成的負面影響，不僅可以有效的控制工程的造價，而且能夠提高施工的工藝水平。
砂土液化是指飽水的粉細砂或輕亞粘土在地震力的作用下瞬時失掉強度，由固態變成液體狀態的力學過程。砂土液化主要是在靜力或動力作用下，砂上中孔隙水壓力上 升，抗剪強度或剪切剛度降低並趨於消失所引起的。

隨著一次破壞性地震的發生，由砂土液化而造成的危害是十分嚴重的。噴水冒砂使地下砂層中的孔隙水及砂顆粒被 搬到地表，從而使地基失效，同時地下土層中固態與液態物質缺失，導致不同程度的沉陷。使地面建築物傾斜、開裂、 傾倒、下沉，道路的路基滑移，路面縱馳在河流岸邊，則 表現為岸邊滑移，橋梁落架等。此外，強烈的承壓水流失攜 帶土層中的大量砂顆粒一並冒出，堆積在農田中將毀壞大面 積的農作物。

『叄』 鬆散砂土產生液化的機理是什麼防止砂土液化的主要方法是什麼

砂土液化是指飽水的疏鬆粉、細砂土在振動作用下突然破壞而呈現液態的現象，由於孔隙水壓力上升，有效應力減小所導致的砂土從固態到液態的變化現象。其機制是飽和的疏鬆粉、細砂土體在振動作用下有顆粒移動和變密的趨勢，對應力的承受從砂土骨架轉向水，由於粉和細砂土的滲透力不良，孔隙水壓力會急劇增大，當孔隙水壓力大到總應力值時，有效應力就降到0，顆粒懸浮在水中，砂土體即發生液化。
主要從預防砂土液化的發生和防止或減輕建築物不均勻沉陷兩方面入手。包括合理選擇場地；採取振沖、夯實、爆炸、擠密樁等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水壓力；換土，板樁圍封，以及採用整體性較好的筏基、深樁基等方法。

『肆』 砂土液化的處理措施

一、圍封法

圍封法的基本原理是防止地震時壩基土向上下游兩側擠出，對消除或減輕砂基液化破壞和防止軟弱粘土壩基的塑性流動都較為有效因而被常用於水工建築物的軟基處理。

二、強夯法

強夯法通過重錘自由落下，在極短的時間內對土體施加一個巨大的沖擊能量，這種沖擊能又轉化成各種波型。包括壓縮波、剪切波和瑞利波，使土體強制壓縮、振密、排水固結和預壓變形，從而使土顆粒趨於更加穩固的狀態，以達到消除液化和地基加固的目的。

同時夯擊還可提高砂土層的均勻程度，減少將來可能出現的差異沉降。該法施工簡便、適用范圍廣且效果好、速度快、費用低，是一種經濟有效的壩基處理方法。對於河床覆蓋層或液化土層深度較淺的土石壩，可以優先考慮該法。

三、振動水沖法。

1、振密和擠密作用：振沖法施工時使飽和鬆散的砂土顆粒在強烈的高頻強迫振動下重新排列緻密，且在振沖孔內填入大量的砂石料後，被強大的水平振動力擠入周圍土中，這種強制擠密使砂土的相對密度增加，孔隙率降低抗液化能力得以提高。

根據對我國地震區的廣泛調查、統計分析和室內試驗，在789度的地震烈度下，砂土不致發生液化的相對密度的下限分別為55%70%80%。

2、排水減壓作用：振沖法加固砂基時向孔內填入碎石等反濾性能良好的粗粒料，可在砂基中形成滲透性能良好的人工豎向排水減壓通道，從而有效地消散和防止超靜孔隙水壓力的積累防止砂土液化。

3、砂基預震效應：美國的Seed等人經過試驗得出在一定的應力循環次數下，當兩試樣的相對密度相同時，經過預震的試樣的抗液化剪應力要比未經過預震的試樣大46%即砂土的液化特性還與其振動應變史有關。

在振沖法施工時，振沖器的高頻振動使填入料和砂基在擠密的同時獲得強烈的預震，這對增強砂土的抗液化能力也是十分有利的。

官廳水庫對下游壩基表層2～4m深的中細砂層，採用碎石填料振沖法進行了加固處理，由於現場地下水位較高砂層充分飽和，振沖加固的效果十分明顯經標貫試驗等檢測，處理後的表面砂層相對密度由天然的0.53提高到0.80以上。

4、應力集中效應：由於碎石樁的剛度和強度均遠大於樁間土，當其協調共同工作時，地震剪應力按剛度分配多集中於碎石樁上，樁間土上的地震剪應力隨之大為減小，既減弱了作用於土體上使土振密的驅動力強度，也就減小了產生液化的超孔隙水壓力。

四、振動沉管擠密法。

振動沉管擠密法的基本原理與振沖法大致相同，採用沉管成孔，振動或錘擊密實填料成樁，完全靠機械的高頻強迫振動將填料擠入土體，沒有高壓水沖這一環節。干振，填料粒徑局限性也較大取決於沉管直徑。

由於具有不穩定結構的粗粒土對振動極為敏感，當採用振動沉管法施工時，在毫無水沖作用的情況下，土層受到強烈的豎向振實作用後，管端以下一定范圍內。厚度約為樁徑2倍的土層很快被振密實而使樁管難以繼續慣入。當土層中含有密實度較高的硬夾層時，造孔極為困難。

但對粉細砂和粉土，使用振動沉管法則可獲得較一般振沖法更好的豎向振實效果和更強烈的預振動效應，且細而密"的沉管碎石樁比振沖樁有更好的消散孔隙水壓力抑制液化產生的效能。

五、深層爆炸法。

對深層液化松砂，可採用爆炸法加密，它是利用爆炸時發生的沖擊力使基土的原有結構破壞液化，產生很大的孔隙水壓力，再使砂土重新沉積，從而獲得新的較密實的結構。其炸葯用量，孔深，孔距和爆炸次數一般通過試驗確定，由於施工簡單而迅速，費用也較少，因而較多地用於壩基處理。

該法的缺點和局限性在於，爆炸處理後的壩基可能不均勻，對中粗砂的加固效果好，對於細砂特別是粉細砂加固效果則差，對於表層有粘土層，凍土層和排水不良層，則不宜使用該法。

『伍』 為什麼在鬆散的砂土上澆水後，會使砂土變得更密實，用土力學知識分析

濕潤的砂土有一定粘性而變硬，這種粘性現象叫做粗粒土的假黏聚力，是由毛細角邊水引起的。不加水的時候，土粒之間僅能產生壓應力，同時土粒之間沒有粘聚力，無法產生拉應力。加適量水，粗粒土之間也具有一定的粘聚強度。

『陸』 砂土液化處理的步驟是什麼

飽水的疏鬆粉、細砂土在振動作用下突然破壞而呈現液態的現象。其機制是�飽和的疏鬆粉、細砂土體在振動作用下有顆粒移動和變密的趨勢，對應力的承受從砂土骨架轉向水，由於粉和細砂土的滲透力不良，孔隙水壓力會急劇增大，當孔隙水壓力大到總應力值時，有效應力就降到0，顆粒懸浮在水中，砂土體即發生液化。砂土液化後，孔隙水在超孔隙水壓力下自下向上運動。如果砂土層上部沒有滲透性更差的覆蓋層，地下水即大面積溢於地表；如果砂土層上部有滲透性更弱的粘性土層，當超孔隙水壓力超過蓋層強度，地下水就會攜帶砂粒沖破蓋層或沿蓋層裂隙噴出地表，產生噴水冒砂現象。地震、爆炸、機械振動等都可以引起砂土液化現象，尤其是地震引起的范圍廣、危害性更大。砂土液化的防治主要從預防砂土液化的發生和防止或減輕建築物不均勻沉陷兩方面入手。包括合理選擇場地；採取振沖、夯實、爆炸、擠密樁等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水壓力；換土，板樁圍封，以及採用整體性較好的筏基、深樁基等方法