砂土遇水软化机理

『壹』 什么叫沙土液化有什么危害

在一定影响下，处于地下水位以下的砂土,性质改变，表现出类似液体的特证的现象为砂土液化灾害现象。和黄土湿陷、膨胀土胀缩、冻土冻融、淤泥触变等一样，是一种特殊岩土灾害。

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这里说在强烈地震作用下，但事实上不仅仅地震会引起砂土液化，地震、爆炸、机械振动等都可以引起砂土液化现象。

浅谈砂土液化的灾害现象
朱春生/文
在强烈地震作用下,处于地下水位以下的砂土,其性质可能发生明显的变化,致使它的表现具有类似液体的特证,这种现象,人们称之为砂土液化灾害现象.砂上液化灾害直接影响我国城镇建设的迅速发展,是我们进行地震安全性评价,抗震设防,震害预测等工作的一个重要的环节.从唐山地震,大阪地震,台湾花莲地震,土耳其地震等近几十年来所发生的灾害性地震来看,砂土液化给人类带来极为广泛的灾害.
一,砂土液化的宏观现象:
1.喷砂冒水.这是砂土液化最明显的宏观标志,它和受压的液体一样,液化砂土在上部土层的压力下,会从覆盖薄弱的地方冒出地面,喷砂冒水严重的地方,大片农田和庄稼被淹埋,渠道,水井被淤.
2.岸堤滑塌.河遭和公路,铁路的边沟覆盖层比较薄弱,这里的砂层更易发生液化,由于有临空面存在,往往造成河崇,堤坎,路床产生沉陷,裂缝和滑塌,并使桥梁或其它设施产生严重破坏.
3.地面开裂下沉.液化的砂土往往从地裂缝喷到地面上来,另一方面,砂土液化也往往会加剧地面开裂,并且液化的砂层在重新沉积之加剧上部结构破坏.
二,砂土液化的地质背景
砂土液化发生在地下,是和一定的地质条件紧密联系在一起的,在一定的地震作用和地质背景下,能否发生液化,规模大小,震害轻重,都和土的类型,状态有密切关系.大量事例证明,喷砂冒水严重的地区,地下水位一般都比较浅,很少超过3米.根据有关资料,地下水位深度为3一4米时,喷砂冒水现象就很少了,地下水位超过5米时,未见到喷砂冒水事例.所以,似乎不妨把液化最大的地下水位深度定为5米.
当然在同样条件下,饱和,松散,洁净,均匀的粉细砂最容易液化.在考虑液化问题时,先要明确烈度,然后根据场地的勘察资料,明确在可能发生液化的深度范围内是否存在可液化的土型(由粗沙到轻亚粘土).如果存在这种土型,就要根据试验资料检查这种土的分类指标是否在上述限界值范围之内,最后还要研究这层土和地下水的埋藏条件,如果土层和地下水位的埋深都在上述的范围之内,这就意味着给定的场地存在砂土液化问题.

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砂土液化
SandLiquefaction

饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。其机制是�饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受从砂土骨架转向水，由于粉和细砂土的渗透力不良，孔隙水压力会急剧增大，当孔隙水压力大到总应力值时，有效应力就降到0，颗粒悬浮在水中，砂土体即发生液化。砂土液化后，孔隙水在超孔隙水压力下自下向上运动。如果砂土层上部没有渗透性更差的覆盖层，地下水即大面积溢于地表；如果砂土层上部有渗透性更弱的粘性土层，当超孔隙水压力超过盖层强度，地下水就会携带砂粒冲破盖层或沿盖层裂隙喷出地表，产生喷水冒砂现象。地震、爆炸、机械振动等都可以引起砂土液化现象，尤其是地震引起的范围广、危害性更大。砂土液化的防治主要从预防砂土液化的发生和防止或减轻建筑物不均匀沉陷两方面入手。包括合理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法。

『贰』 砂土液化和流砂的共同点和区别

我知道的流砂的形成是多种多样的，主要原因是由于河水的冲积经过地质的变化而形成的砂层，在遇到水流的情况下，整个砂层发生流动，从而形成了流砂层，在长江沿岸、沿淮部分地区以及我省的砀山、萧县也有流沙层的分布。流砂，顾名思义，就是流动的砂子，这主要是砂子在地下遇到水，在水的压力发生变化的情况下，水发生了流动，这样砂子跟水一起发生了流动。在通常情况下地下水的压力是固定不变的，但是一旦水压发生变化，整个砂层就会跟着发生变化，因此处理好流砂问题对基础的影响，对于基础施工来说，有着十分重要的意义。正确的处理好流砂层在基础施工过程中造成的负面影响，不仅可以有效的控制工程的造价，而且能够提高施工的工艺水平。
砂土液化是指饱水的粉细砂或轻亚粘土在地震力的作用下瞬时失掉强度，由固态变成液体状态的力学过程。砂土液化主要是在静力或动力作用下，砂上中孔隙水压力上 升，抗剪强度或剪切刚度降低并趋于消失所引起的。

随着一次破坏性地震的发生，由砂土液化而造成的危害是十分严重的。喷水冒砂使地下砂层中的孔隙水及砂颗粒被 搬到地表，从而使地基失效，同时地下土层中固态与液态物质缺失，导致不同程度的沉陷。使地面建筑物倾斜、开裂、 倾倒、下沉，道路的路基滑移，路面纵驰在河流岸边，则 表现为岸边滑移，桥梁落架等。此外，强烈的承压水流失携 带土层中的大量砂颗粒一并冒出，堆积在农田中将毁坏大面 积的农作物。

『叁』 松散砂土产生液化的机理是什么防止砂土液化的主要方法是什么

砂土液化是指饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象，由于孔隙水压力上升，有效应力减小所导致的砂土从固态到液态的变化现象。其机制是饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受从砂土骨架转向水，由于粉和细砂土的渗透力不良，孔隙水压力会急剧增大，当孔隙水压力大到总应力值时，有效应力就降到0，颗粒悬浮在水中，砂土体即发生液化。
主要从预防砂土液化的发生和防止或减轻建筑物不均匀沉陷两方面入手。包括合理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法。

『肆』 砂土液化的处理措施

一、围封法

围封法的基本原理是防止地震时坝基土向上下游两侧挤出，对消除或减轻砂基液化破坏和防止软弱粘土坝基的塑性流动都较为有效因而被常用于水工建筑物的软基处理。

二、强夯法

强夯法通过重锤自由落下，在极短的时间内对土体施加一个巨大的冲击能量，这种冲击能又转化成各种波型。包括压缩波、剪切波和瑞利波，使土体强制压缩、振密、排水固结和预压变形，从而使土颗粒趋于更加稳固的状态，以达到消除液化和地基加固的目的。

同时夯击还可提高砂土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。该法施工简便、适用范围广且效果好、速度快、费用低，是一种经济有效的坝基处理方法。对于河床覆盖层或液化土层深度较浅的土石坝，可以优先考虑该法。

三、振动水冲法。

1、振密和挤密作用：振冲法施工时使饱和松散的砂土颗粒在强烈的高频强迫振动下重新排列致密，且在振冲孔内填入大量的砂石料后，被强大的水平振动力挤入周围土中，这种强制挤密使砂土的相对密度增加，孔隙率降低抗液化能力得以提高。

根据对我国地震区的广泛调查、统计分析和室内试验，在789度的地震烈度下，砂土不致发生液化的相对密度的下限分别为55%70%80%。

2、排水减压作用：振冲法加固砂基时向孔内填入碎石等反滤性能良好的粗粒料，可在砂基中形成渗透性能良好的人工竖向排水减压通道，从而有效地消散和防止超静孔隙水压力的积累防止砂土液化。

3、砂基预震效应：美国的Seed等人经过试验得出在一定的应力循环次数下，当两试样的相对密度相同时，经过预震的试样的抗液化剪应力要比未经过预震的试样大46%即砂土的液化特性还与其振动应变史有关。

在振冲法施工时，振冲器的高频振动使填入料和砂基在挤密的同时获得强烈的预震，这对增强砂土的抗液化能力也是十分有利的。

官厅水库对下游坝基表层2～4m深的中细砂层，采用碎石填料振冲法进行了加固处理，由于现场地下水位较高砂层充分饱和，振冲加固的效果十分明显经标贯试验等检测，处理后的表面砂层相对密度由天然的0.53提高到0.80以上。

4、应力集中效应：由于碎石桩的刚度和强度均远大于桩间土，当其协调共同工作时，地震剪应力按刚度分配多集中于碎石桩上，桩间土上的地震剪应力随之大为减小，既减弱了作用于土体上使土振密的驱动力强度，也就减小了产生液化的超孔隙水压力。

四、振动沉管挤密法。

振动沉管挤密法的基本原理与振冲法大致相同，采用沉管成孔，振动或锤击密实填料成桩，完全靠机械的高频强迫振动将填料挤入土体，没有高压水冲这一环节。干振，填料粒径局限性也较大取决于沉管直径。

由于具有不稳定结构的粗粒土对振动极为敏感，当采用振动沉管法施工时，在毫无水冲作用的情况下，土层受到强烈的竖向振实作用后，管端以下一定范围内。厚度约为桩径2倍的土层很快被振密实而使桩管难以继续惯入。当土层中含有密实度较高的硬夹层时，造孔极为困难。

但对粉细砂和粉土，使用振动沉管法则可获得较一般振冲法更好的竖向振实效果和更强烈的预振动效应，且细而密"的沉管碎石桩比振冲桩有更好的消散孔隙水压力抑制液化产生的效能。

五、深层爆炸法。

对深层液化松砂，可采用爆炸法加密，它是利用爆炸时发生的冲击力使基土的原有结构破坏液化，产生很大的孔隙水压力，再使砂土重新沉积，从而获得新的较密实的结构。其炸药用量，孔深，孔距和爆炸次数一般通过试验确定，由于施工简单而迅速，费用也较少，因而较多地用于坝基处理。

该法的缺点和局限性在于，爆炸处理后的坝基可能不均匀，对中粗砂的加固效果好，对于细砂特别是粉细砂加固效果则差，对于表层有粘土层，冻土层和排水不良层，则不宜使用该法。

『伍』 为什么在松散的砂土上浇水后，会使砂土变得更密实，用土力学知识分析

湿润的砂土有一定粘性而变硬，这种粘性现象叫做粗粒土的假黏聚力，是由毛细角边水引起的。不加水的时候，土粒之间仅能产生压应力，同时土粒之间没有粘聚力，无法产生拉应力。加适量水，粗粒土之间也具有一定的粘聚强度。

『陆』 砂土液化处理的步骤是什么

饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。其机制是�饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受从砂土骨架转向水，由于粉和细砂土的渗透力不良，孔隙水压力会急剧增大，当孔隙水压力大到总应力值时，有效应力就降到0，颗粒悬浮在水中，砂土体即发生液化。砂土液化后，孔隙水在超孔隙水压力下自下向上运动。如果砂土层上部没有渗透性更差的覆盖层，地下水即大面积溢于地表；如果砂土层上部有渗透性更弱的粘性土层，当超孔隙水压力超过盖层强度，地下水就会携带砂粒冲破盖层或沿盖层裂隙喷出地表，产生喷水冒砂现象。地震、爆炸、机械振动等都可以引起砂土液化现象，尤其是地震引起的范围广、危害性更大。砂土液化的防治主要从预防砂土液化的发生和防止或减轻建筑物不均匀沉陷两方面入手。包括合理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法