地震引起的地基土液化分析

宋 达 郑 凯

（河南大学土木建筑学院 河南 开封 475004）

地震引起的地基土液化分析

宋 达 郑 凯

（河南大学土木建筑学院 河南 开封 475004）

随着现代化进程的高度发展，砂土已经被人们广泛运用。但由于其水稳性差，具有渗透系数高、渗透固结性能强等特殊的物理力学性能，从而容易发生地基土液化的现象。为此，针对地震作用引起的地基土的液化成因进行了阐述，接着论述了地基土液化带来的危害并进行了等级划分，最后基于地基土液化的成因分析提出了相应的抗液化措施，从而对工程实践的应用提供参考且对目前砂土抗震液化有很大的实用性和现实意义。

地基土；液化；成因；危害；改善措施

地震发生比较频繁且危害比较大，对于地基来说当振动到一定程度时，地基会出现液化现象。地基土液化会给建筑造成极其严重的后果。地基土液化时会对建筑物造成很多危害，比如地基失效，建筑物下沉、倾斜甚至倒塌等现象。我国的数次大地震中由于地震导致的地基土液化而带来的灾害较为严重，如1975年辽宁海城虽然由于正确的地震预测使得人员伤亡较小，但由地基液化导致的房屋损失仍较为严重；1976年的唐山大地震中其由于地基液化所带来的损失更是不计其数；2008年的汶川地震其破坏性和波及范围比以往的地震更大，其中地基液化更是其中的罪魁祸首。由于地震的罕遇性，使得关于地震导致的地基液化现象也比较少。因此本文对通过对地震引起的地基土液化的原因进行了综述，并对其影响因素进行了分析，提出了相应的改善措施，为提高地基土抗液化提供了一些有价值的参考。

一、地震作用下地基液化的成因

在地震作用时，由于强烈地面运动迫使饱和砂土颗粒间发生相对位移，土颗粒结构逐渐趋于密实，孔隙水压力急剧增加，使得有效压力迅速减小直至消失，局部或全部的砂土颗粒处于悬浮状态，从而导致地下水位以下的饱和砂土发生液化。地基液化现象较多发生在饱和砂土中，而土的渗透性、土的密实程度以及土的排水条件在饱和砂土液化中起着至关重要的作用。首先，渗透性大小对土的液化影响很大，主要表现在渗透性能良好的地基土中，排水较为容易，不容易发生液化现象。其次，土的颗粒组成、大小及排列方式对土的密实程度有着决定性的影响，从而对地基土的液化也有着决定性的作用，具体来说当土的密实度越高，土颗粒间的排列也比较紧密，土不易液化。最后，土的排水条件也是很重要的影响因素：一方面，土的含水量越高越容易导致土的液化；另一方面，土中的水排出后土的压缩性提高，土颗粒接触更紧密，使得地基土不易液化。

地震时地震波引起地面连续振动，导致地裂缝的产生，严重的甚至会产生地表断层，这些破坏往往具有较明显的垂直错距和水平错距，使得表层土松垮、崩裂和下沉，受挤压的浅层地下水会沿地裂缝上升至地表，地基土的含水率出现较大的偏差，从而导致地基土有液化的潜在性。此时，土的渗透性、密实程度以及排水条件对地基土的液化显得尤为重要，地震后使得土的渗透性产生变化，地下水位上升，致使土达到饱和状态从而发生液化现象；另外，地震作用会引起地基土密实程度降低，土颗粒会变得很松散，地基土液化可能性就会提高。总的来说，地震烈度大小和地震持续时间是影响地基液化的最为关键的因素，地震烈度等级越高或地震持续时间越长，地面振动愈强烈，就会对地基土的渗透性、密实程度和排水条件产生不利的影响，从而导致地基土的液化现象明显。

二、地基土液化的危害

地基土液化对建筑物的安全和稳定性影响很大，基于此对地基土液化的危害进行阐述和分析。地基土液化可引起地面喷砂冒水、地基不均匀沉陷、地裂或土体滑移，从而导致建筑物的损坏。由于地震作用而导致地裂缝的产生，地下水会沿着裂缝夹带着泥沙涌出地表，从而出现地表喷砂冒水的现象。一般情况下，当出现中等强度以上的地震震动时就会引起地下砂土液化并喷发到地表，形成沙堆积物，从而影响地基土的液化。地震作用往往也会引起地基不均匀沉陷，导致局部地基土发生剪切、下沉、土层滑移等，甚至引起墙体裂缝的产生，轻则影响美观，重则墙体倾斜，引起房屋倒塌，出现伤人事故和财产损失。综合分析来看，地震对于地基土的液化影响显著，对于地基土液化的危害程度等级，可依据液化指数或计算震陷值均进行划分。地基土液化危害等级划分如表1所示。

表1 液化危害等级

三、抗液化措施

地基土液化的危害具有很大的灾难性，液化使土体的抗震强度丧失，引起地基不均匀沉陷并引发建筑物的破坏甚至倒塌，因此采取措施以降低地基土液化所带来的危害是迫在眉睫的。对于喷砂冒水可加强地质勘探和调查研究，针对勘察得到的资料采取相对应的措施进行改善，可根据已有沟渠或开挖新的截水沟将潜水引出工程范围外，亦可采用井点降水法降低地下水位，达到减小地基液化的危害。地基液化会带来地基的沉陷，在此种情况下，可考虑对地基进行加固处理，一般采用深层加固、挖除全部液化土层、加强基础的整体性和刚度等措施，具体的做法有，采用桩基、深基础、箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础、加设基础圈梁等来加固基础以减小风险。另外，对于建筑物的体型应设置简单，高差不宜悬殊过大，所承受的荷载也应控制在一定的范围内，严格按照建筑设计规范对建筑物设置沉降缝，以减弱地基沉降所带来的危害；针对地裂或土体滑移所采取的预防措施有：对已有的裂缝回填夯实且加固处理同时改善裂缝区的土体质量，对于建筑物应改进基础形式从而提高建筑物的抗裂能力。综合来看，目前工程中产生液化危害主要是由于地基不均匀沉降所造成的，对于地基土质承载力不强的，应在使用之前采取措施使其具有一定的抗液化能力。因此对于浅层液化土可以进行表面振动加密或换填的方法进行处理，对深层液化土则可采用人工加密法、灌浆胶结法和桩基础法，来保证以下部非液化土层作为桩基持力层，避开液化土层的影响。

四、总结

1.对地震作用引起的地基土液化的成因进行了分析，得到土的渗透性、土的密实程度以及土的排水条件在饱和砂土液化中影响显著，其中渗透性好，土易液化；密实度大，土不易液化；排水条件好，土不易液化。

2.地基土液化带来的危害进行探讨和分析，依据液化指数或计算震陷值将土层液化危害程度划分为四个等级，以供工程设计参考。

3.基于地基土液化带来的危害提出了相应的抗液化措施，有助于工程中对地基土液化危害的处理，降低地基土发生液化的概率。

4.针对场地液化土性状、建筑物特点及抗震设防要求，得到在使用建筑场地前加强对地质勘探和调查研究有着的重要的作用。

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G322

B

1007-6344（2016）07-0269-01

宋达（1993-），女，河南商丘，河南大学2015级在读研究生，研究方向：土的本构。

郑凯（1992-），男，河南郑州，河南大学2015级在读研究生，研究方向：保温材料。