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砂土液化的防治措施

文檔作者：蘆迪陳德明文檔來源： 1．黑龍江省慶達(dá)水利水電有限責(zé)任公司 2．黑龍江大學(xué)，		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月25日
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2012年第4期
(第40卷)
黑龍江水利科技 o．
4．zu lz
Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy (Tod~d No．
40)
文章編號：1007—7596(2012)04—0242～02
砂土液化的防治措施
蘆迪’陳德明
(1．黑龍江省慶達(dá)水利水電有限責(zé)任公司，哈爾濱150080；2．黑龍江大學(xué)，哈爾濱150080)
摘 要：砂土液化現(xiàn)象是造成水利工程和土木建筑工程傾斜和倒塌的一個重要原因，文章闡述了砂土液化現(xiàn)象的概
念，影響形成液化的因素，指出了防治砂土液化的措施。即砂土改良措施和結(jié)構(gòu)改良措施。以加強結(jié)構(gòu)的抗
液化能力，預(yù)防結(jié)構(gòu)破壞。
關(guān)鍵詞：地震區(qū)；砂土液化；防治；砂土改良；結(jié)構(gòu)改良
中圖分類號：PV223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
在地震區(qū)內(nèi)河流附近的沖積地區(qū)常常發(fā)生噴水冒砂現(xiàn)
象，這是地震液化的鑒別標(biāo)志，在1964年9月16日日本新瀉
大地震中，位于該市濃川故河道上的公寓大樓處于嚴(yán)重液
化區(qū)，使其某些地域在地震8 s后開始液化，使一個大樓完全
傾倒，造成該工程建筑物徹底報廢。在我國邢臺1974年地
震、1968年渤海地震、1974年通海地震及1976年唐山地震，
都在同一地點發(fā)生多次液化。也就是說，在連續(xù)發(fā)生強烈地
震作用下，噴水冒砂現(xiàn)象會在同一點(孔)上重復(fù)發(fā)生? 。如
何防止工程砂土液化呢?下面做以概述。
2 砂土液化的概念與影響因素
砂土液化系指砂土顆粒組成的土體在靜力或動力作用
(包括滲流作用)下，由固體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為液體狀態(tài)的現(xiàn)象或過
程。此時砂土的剪切剛度趨近于零，即抗剪強度趨近于零。
液化～般發(fā)生在飽和砂土中，也可發(fā)生在黏粒(粒徑<
0．005mm)含量≤15％ ～20％ 的飽和少黏性土中和粗粒(粒
徑>5mm)含量70％的飽和砂礫土中，它對水利工程危害極
大。液化的主要形式有砂沸、流滑或“有限度。的往返流動
性變形等。
砂沸常出現(xiàn)在河堤內(nèi)側(cè)低地，擋水建筑物下游地面、開
挖基坑坑底、鉆孔孔底、以及地震后的地面。它主要是由于
砂土巾孔隙水壓力超過上覆有效壓力而引起的噴水冒砂現(xiàn)
象。流滑常出現(xiàn)在海岸、河岸和土壩的飽和松砂邊坡中。它
主要是由于飽和松砂在單程或往返剪切作用下，有不可逆的
體積剪縮，引起孔隙水壓力不斷上升和抗剪強度降低，直至
出現(xiàn)“無限度”的流動性滑坡。這種破壞可以是漸進(jìn)性的和
大面積的，流滑后的砂面坡度十分平緩?！坝邢薅取钡牧鲃有?
變形，大都出現(xiàn)在地霞時中密和中密以上的飽和砂土中。它
是由于在地震往返剪切過程中，小剪應(yīng)變時的剪縮趨勢和大
剪應(yīng)變時的剪脹趨勢的交替作用，出現(xiàn)的間歇性液化和“有
限度”的流動性變形，也稱為往返活動性(cyclic mobility)。
可使建造在它上面的建筑物和擋土墻等產(chǎn)生“有限度”的下
沉和傾斜。
影響飽和砂土液化的因素有滲流條件、顆粒組成、松密
程度、形成地質(zhì)年代，受力狀況等等。在評價其液化可能性
時必須加以考慮。對于判別水平地面下飽和砂土地震時是
否會發(fā)生液化的方法，用得較多的是標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗。中國的
抗震設(shè)計規(guī)范都以此作為主要手段，并給出了以宏觀震害資
料為依據(jù)的判別公式。這個方法已發(fā)展到可以同時考慮飽
和砂土上覆有效壓力、地震動剪應(yīng)力(或地震烈度)、地震震
級(或地震歷時)，以及土中粘粒含量等因素的影響。此外尚
有靜力觸探、往返三軸和往返單剪試驗等方法 。
3 砂土液化的防治措施
研究地震作用下砂土液化的重要目的是預(yù)防砂土液化，
減少由它造成的損害。減輕地震液化造成損害的措施可分
為兩類：
1)砂土改良措施——通過改良砂土的性質(zhì)，加強土的抗
液化能力，積極預(yù)防砂土液化的生產(chǎn)和發(fā)展。
2)結(jié)構(gòu)改良措施—— 對沒有進(jìn)行地基處理(或未達(dá)到預(yù)
定效果)的液化地基，通過加強結(jié)構(gòu)的抗液化能力，預(yù)防結(jié)構(gòu)
破壞。
3．1 砂土改良措施
飽和砂土砂化現(xiàn)象是排水條件不利的情況下松散的砂
土骨架由于振動作用造成松馳；粒間應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)給孔隙水，
使孔隙水壓力不斷升高而帶來的后果。因此，要防止砂土產(chǎn)
生液化，其根本途徑是消除液化產(chǎn)生的條件，最重要的措施
是提高砂土的密度，改變砂土的應(yīng)力——應(yīng)變條件和盡量消
除發(fā)展的孑L隙水壓力，預(yù)防砂土液化的主要措施有：振沖法、
排滲法、強夯法，爆炸振密法等等。表1列舉了砂土改良原理
和實際應(yīng)用方法。
表1 砂土改良的原理和方法
原理和目的
土粒改良或硬化 土層置換
改良砂 攪拌處理
土性質(zhì) 加密
降低飽和度 壓實
提高有效應(yīng)力 填土或降低
改善應(yīng) ／ 地下水位
力～應(yīng) 消散孔隙水壓力 排滲法及其他
變條件
阻止孔壓的發(fā)展 ．／ 地下墻
抑制剪切變形 ／
3．2 結(jié)構(gòu)改良措施
[收稿日期]2012—02—18
[作者簡介]蘆迪(1981一)，男，黑龍江哈爾濱人，助理工程師；陳德明(1964 一)，男，福建福州人，技師。
． ． ． ． — — 242 ．．．．——
蘆迪，等：砂土液化的防治措施 第4期
土木工程的抗液化處理是各種各樣的，各類土木工程具
有特有的處理措施。下面將簡要介紹各種措施。
3．2．1 土堤
這里所指的土堤包括河堤、公路堤，鐵路堤以及填筑地
等等。土堤材料的特點并非完全飽和，所以它們不會完全液
化。然而建筑在松散可液化松砂土基是非常容易損壞的。
增加松砂的抗液化強度可采用表l，表2中列舉的方法。一
般情況下，利用壓實方法增加砂土的密度是比較可靠的常用
方法，堆土法、降低水位法以及建造地下墻的方法是不太有
效的。
對于已建土堤下伏液化層直接增加砂土的強度是相當(dāng)
困難的，所以，可以采用增加土堤坡腳下砂土強度的方法。
除上述方法外，下面三個方法對加固土堤是有效的見圖1。
輔助堤；b．礫石置換；c．板樁和系桿。
經(jīng)驗表明，在使用板樁和系桿時，即使地震期問周圍砂
土層結(jié)合液化，用系桿把兩排樁連起來將會大大堤高土堤的
抗滑穩(wěn)定性。
表2 增強砂土措施方法
3．2．2 房屋基礎(chǔ)
為防止砂土液化對房屋基礎(chǔ)的破壞，下面介紹的4類措
施是比較有效的，圖2是這4類措施的基本原理圖。
砂土加固 改變建筑物的砂土性質(zhì)，采用下列方法：加
密法，硬化法及消散孔隙水壓力法等。這類措施適用于中低
層建筑
結(jié)構(gòu)改良在加密或消散孔隙水壓力的同時，使用深基
(圖2)。這類措施適用于高層建筑，尤其是當(dāng)建筑物建造在
填筑地，或在可液化松砂層上，且砂層下伏軟黏土?xí)r。
置換可液化層挖掉建筑物下所有可液化層，同時建造
地下深基礎(chǔ)(圖2)。這類措施適用于超高層建筑和建造在相
當(dāng)淺的松散砂土層上的建筑。
封閉式基礎(chǔ)建造封閉式基礎(chǔ)以防止超孔隙水壓力朝
建筑物的基底傳播。一般可用于加密、消散孔隙水壓力、砂
土改良、硬化、降低地下水位等方法中任何一種方法來使封
閉式基礎(chǔ)內(nèi)的砂土得到加固。
在工程實踐中，為了使抗液化措施更有效，常將上述方
法中的兩種結(jié)合起來使用。對原有建筑物的改良是比較困
難的，一般采用在建筑物的外緣下面改造地下連續(xù)墻，或者
使用排滲法，降低地下水也是一種可行的方法。
改
f a J擴充土堤 fb)礫石置換
(c】板樁和系桿
圖1 增強原有土堤的抗液化措施
改良土性
廠] 廠]／改良 ¨江仕
圖2 房屋地基抗液化措施的四種類型
4 結(jié)語
防止砂土液化的工程措施包括控制滲流條件、疏干、挖
除或人工加密改良土性。加密后的砂土應(yīng)達(dá)到密實狀態(tài)(相
對密度I>70％ ～90％)。此外，如合理采用圍封、壓重、排水
設(shè)備等，亦可起到減輕液化破壞的效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉穎，謝君斐，等．砂土震動液化[M]．北京：地震出版社，1984．
[2]王鐘琦，張榮祥，鐘亮．建筑場地與地基評價[M]．北京：中國建
筑工業(yè)出版社，1993．

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