砂土地震液化工程地质精选.ppt

任意深度两点z1和z2之间的水头差h可以从下式求出 h=（ρm-ρw）（z2-z1）/ρw 这两点之间的水力梯度为， I=h/（z2-z1）= （ρm-ρw）/ρw=ρ′/ρw (3—5) 此水力梯度即为完全液化的临界水力梯度。 在这个梯度作用下，砂粒就在自下而上的渗流中发生液化，地面喷砂冒水，随之超孔隙水压力得到消散。 当地表有不透水的粘土盖层时，只有超孔隙水压力超过盖层强度或盖层有裂缝时，才能沿裂缝产生喷砂冒水， 3.3影响砂土液化的因素 饱和砂土和地震是发生振动液化的必备条件。 土的类型及性质 饱和砂土的埋藏分布条件 地震动的强度及历时。 土的类型及性质 土的类型及性质是砂土液化的内因。 宏观考察资料表明，极易液化土的特征是：平均粒度0.02-0.10mm，?=2-8，粘粒含量10% 粉细砂土最易液化，避随着地震烈度的增高，亚砂土，轻亚粘土、中砂土等也会发生液化。 国内外对地震液化喷出物作了大量的粒度分析和统计工作。 我国对邢台、通海和海城地震砂土液化的78件喷砂样品粒度分析表明，粉、细砂土占57.7％，亚砂土(Ip7)占34.6%，中粗砂土及轻亚粘土(Ip=7-10)占7.7％，而且全部发生在烈度为Ⅸ度区内。 唐山地震时天津市区为Ⅶ度区，出现许多亚砂土和轻亚粘土液化现象。 其界限是：粉粒含量大于40%，极易液化；粘牲含量大于12.5%，则极难液化．粉粒含量大有助于液化，粘粒含量大则不易液化。 ★密实度 松砂极易液化，密砂不易液化。相对密度Dr50%时，很易液化，Dr80%时，不易液化。 ★成因及年代 多为冲积成因的粉细砂土，如滨海平原、河口三角洲等。 沉积年代较新：结构松散、含水量丰富、地下水位浅 根据我国一些地区液化土层的统计资料；最易发生液化的粒度组成特征值是：平均粒径(d50)为0.02—0.10mm，不均粒系数(η)为2-8，粘粒含量小于10%。 相对密度Dr，作为判别砂土掖化可能性的指标。 式中：e为天然孔隙比：emax和emin分别为最大、最小孔隙比。 一般的情况是，Dr50%时砂土在振动作用下很快液化； Dr80%时不易液化。据海城地震的统计资料，砂土的Dr55%，Ⅶ度区不发生液化； Dr＞70%，Ⅷ度区也不液化； 饱水砂土的成因和堆积年代对液化的影响 近20多年来报道的大范围砂土地震液化的地点，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历史时期内形成构，主要为冲积成因的粉、细砂土，结构疏松，且地下水埋深很浅。 唐山地震引起的大范围砂土液化区，位于冀东沿海平原，绝大部分是新石器时代(距今4000-5000年)以来形成的，其中又以滦河河口三角洲为主。 二、饱和砂土的埋藏分布条件 饱和砂层埋藏条件主要包括饱水砂层的厚度，砂层上非液化粘性土层厚度以及地下水埋深这三方面，它们决定了超孔隙水压力和有效覆盖压力的大小。 饱水砂层愈厚，地震变密时所产生的超孔隙水压力愈大。 当液化砂层埋藏较深，上覆以较厚的非液化粘性土层时抑制了液化，而直接出露地表的饱水砂层最易于液化。 一般饱水砂层埋深大于20m时难于液化，可以把液化最大地下水埋深定为5m，因为当地下水埋深为3-4m时，液化现象很少。 三、地震动的强度及历时 地震动的强度和历时是砂土液化的动力．显然，地震愈强，历时愈长，则愈易引起砂土液化；且波及范围愈广，破坏愈严重。 评价地震动强度的方法有两种：统计的方法及理论计算的方法。 1)统计方法 统计方法是一种简单评价的方法。可液化砂土的平均粒径(d50)范围愈大，其相对密度(Dr)也愈大，在Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度烈度区可能液化砂土的d50分别为0.05—0.15、0.03—0.25、0.015—0.5mm。 可按下列经验公式表示其关系， lgR=0.77M-3.6 (3-7) 式中，M为震级(一般M6)；R为液化最远点的震中距(Km)。 2)、理论计算方法 这种计算方法一般是根据实测的地震最大地面加速度，计算在地下某深度处由于地震产生的实际剪应力；再用以判定该深度处的砂土层是否会发生液化。 希德等人提出的计算公式为 (τd)max=ρ·H·g·αmax/g=ρ·H·αmax 式中?(τd)max为单元土体的最大剪应力； ρ·H为砂土的密度及埋深 Αmax为最大地面加速度 3.4砂土地震液化的判别 工程设计需要的判别内容应该包括： ①估计液化的可能性； ②估计掖化的范围； ③估计液化的后果。 判别砂土地震液化可能性的方法较多，下面将介绍近年来国内外最常用的三种方法： 标准贯入击数法、 剪应力对比法 综合指标法。 1)标准贯入击数法 我国已将此法列入《建筑抗震设计规范》(GB-50011-2001) 。 在砂土液化现场以砂层埋深3m、地下水