地震引起的地基土液化分析

宋 達 鄭 凱

（河南大學土木建筑學院 河南 開封 475004）

地震引起的地基土液化分析

宋 達 鄭 凱

（河南大學土木建筑學院 河南 開封 475004）

隨著現代化進程的高度發展，砂土已經被人們廣泛運用。但由于其水穩性差，具有滲透系數高、滲透固結性能強等特殊的物理力學性能，從而容易發生地基土液化的現象。為此，針對地震作用引起的地基土的液化成因進行了闡述，接著論述了地基土液化帶來的危害并進行了等級劃分，最后基于地基土液化的成因分析提出了相應的抗液化措施，從而對工程實踐的應用提供參考且對目前砂土抗震液化有很大的實用性和現實意義。

地基土；液化；成因；危害；改善措施

地震發生比較頻繁且危害比較大，對于地基來說當振動到一定程度時，地基會出現液化現象。地基土液化會給建筑造成極其嚴重的后果。地基土液化時會對建筑物造成很多危害，比如地基失效，建筑物下沉、傾斜甚至倒塌等現象。我國的數次大地震中由于地震導致的地基土液化而帶來的災害較為嚴重，如1975年遼寧海城雖然由于正確的地震預測使得人員傷亡較小，但由地基液化導致的房屋損失仍較為嚴重；1976年的唐山大地震中其由于地基液化所帶來的損失更是不計其數；2008年的汶川地震其破壞性和波及范圍比以往的地震更大，其中地基液化更是其中的罪魁禍首。由于地震的罕遇性，使得關于地震導致的地基液化現象也比較少。因此本文對通過對地震引起的地基土液化的原因進行了綜述，并對其影響因素進行了分析，提出了相應的改善措施，為提高地基土抗液化提供了一些有價值的參考。

一、地震作用下地基液化的成因

在地震作用時，由于強烈地面運動迫使飽和砂土顆粒間發生相對位移，土顆粒結構逐漸趨于密實，孔隙水壓力急劇增加，使得有效壓力迅速減小直至消失，局部或全部的砂土顆粒處于懸浮狀態，從而導致地下水位以下的飽和砂土發生液化。地基液化現象較多發生在飽和砂土中，而土的滲透性、土的密實程度以及土的排水條件在飽和砂土液化中起著至關重要的作用。首先，滲透性大小對土的液化影響很大，主要表現在滲透性能良好的地基土中，排水較為容易，不容易發生液化現象。其次，土的顆粒組成、大小及排列方式對土的密實程度有著決定性的影響，從而對地基土的液化也有著決定性的作用，具體來說當土的密實度越高，土顆粒間的排列也比較緊密，土不易液化。最后，土的排水條件也是很重要的影響因素：一方面，土的含水量越高越容易導致土的液化；另一方面，土中的水排出后土的壓縮性提高，土顆粒接觸更緊密，使得地基土不易液化。

地震時地震波引起地面連續振動，導致地裂縫的產生，嚴重的甚至會產生地表斷層，這些破壞往往具有較明顯的垂直錯距和水平錯距，使得表層土松垮、崩裂和下沉，受擠壓的淺層地下水會沿地裂縫上升至地表，地基土的含水率出現較大的偏差，從而導致地基土有液化的潛在性。此時，土的滲透性、密實程度以及排水條件對地基土的液化顯得尤為重要，地震后使得土的滲透性產生變化，地下水位上升，致使土達到飽和狀態從而發生液化現象；另外，地震作用會引起地基土密實程度降低，土顆粒會變得很松散，地基土液化可能性就會提高。總的來說，地震烈度大小和地震持續時間是影響地基液化的最為關鍵的因素，地震烈度等級越高或地震持續時間越長，地面振動愈強烈，就會對地基土的滲透性、密實程度和排水條件產生不利的影響，從而導致地基土的液化現象明顯。

二、地基土液化的危害

地基土液化對建筑物的安全和穩定性影響很大，基于此對地基土液化的危害進行闡述和分析。地基土液化可引起地面噴砂冒水、地基不均勻沉陷、地裂或土體滑移，從而導致建筑物的損壞。由于地震作用而導致地裂縫的產生，地下水會沿著裂縫夾帶著泥沙涌出地表，從而出現地表噴砂冒水的現象。一般情況下，當出現中等強度以上的地震震動時就會引起地下砂土液化并噴發到地表，形成沙堆積物，從而影響地基土的液化。地震作用往往也會引起地基不均勻沉陷，導致局部地基土發生剪切、下沉、土層滑移等，甚至引起墻體裂縫的產生，輕則影響美觀，重則墻體傾斜，引起房屋倒塌，出現傷人事故和財產損失。綜合分析來看，地震對于地基土的液化影響顯著，對于地基土液化的危害程度等級，可依據液化指數或計算震陷值均進行劃分。地基土液化危害等級劃分如表1所示。

表1 液化危害等級

三、抗液化措施

地基土液化的危害具有很大的災難性，液化使土體的抗震強度喪失，引起地基不均勻沉陷并引發建筑物的破壞甚至倒塌，因此采取措施以降低地基土液化所帶來的危害是迫在眉睫的。對于噴砂冒水可加強地質勘探和調查研究，針對勘察得到的資料采取相對應的措施進行改善，可根據已有溝渠或開挖新的截水溝將潛水引出工程范圍外，亦可采用井點降水法降低地下水位，達到減小地基液化的危害。地基液化會帶來地基的沉陷，在此種情況下，可考慮對地基進行加固處理，一般采用深層加固、挖除全部液化土層、加強基礎的整體性和剛度等措施，具體的做法有，采用樁基、深基礎、箱基、筏基或鋼筋混凝土交叉條形基礎、加設基礎圈梁等來加固基礎以減小風險。另外，對于建筑物的體型應設置簡單，高差不宜懸殊過大，所承受的荷載也應控制在一定的范圍內，嚴格按照建筑設計規范對建筑物設置沉降縫，以減弱地基沉降所帶來的危害；針對地裂或土體滑移所采取的預防措施有：對已有的裂縫回填夯實且加固處理同時改善裂縫區的土體質量，對于建筑物應改進基礎形式從而提高建筑物的抗裂能力。綜合來看，目前工程中產生液化危害主要是由于地基不均勻沉降所造成的，對于地基土質承載力不強的，應在使用之前采取措施使其具有一定的抗液化能力。因此對于淺層液化土可以進行表面振動加密或換填的方法進行處理，對深層液化土則可采用人工加密法、灌漿膠結法和樁基礎法，來保證以下部非液化土層作為樁基持力層，避開液化土層的影響。

四、總結

1.對地震作用引起的地基土液化的成因進行了分析，得到土的滲透性、土的密實程度以及土的排水條件在飽和砂土液化中影響顯著，其中滲透性好，土易液化；密實度大，土不易液化；排水條件好，土不易液化。

2.地基土液化帶來的危害進行探討和分析，依據液化指數或計算震陷值將土層液化危害程度劃分為四個等級，以供工程設計參考。

3.基于地基土液化帶來的危害提出了相應的抗液化措施，有助于工程中對地基土液化危害的處理，降低地基土發生液化的概率。

4.針對場地液化土性狀、建筑物特點及抗震設防要求，得到在使用建筑場地前加強對地質勘探和調查研究有著的重要的作用。

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G322

B

1007-6344（2016）07-0269-01

宋達（1993-），女，河南商丘，河南大學2015級在讀研究生，研究方向：土的本構。

鄭凱（1992-），男，河南鄭州，河南大學2015級在讀研究生，研究方向：保溫材料。