5.5.2 沙土液化的影响因素
沙土的液化影响因素可从宏观与微观两种角度讨论。宏观影响因素有地质地貌、埋藏条件、土性、动荷历史等；微观影响因素有颗粒的粒径、密度、黏粒含量、透水性等。另外，荷载的形式和幅值大小也是影响因素之一。处于复杂海洋环境的海底沙土，相比陆域沙土，承受了更为恶劣的荷载条件，除了地震作用以外，还受到波浪的长期作用和暴风巨浪的瞬间作用，其液化影响因素有所不同。这里介绍一些主要的影响因素：
1）土性条件
（1）平均粒径。与细颗粒砂土相比，粗颗粒砂土超静孔压消散快，难于液化悬浮，使得中、粗砂较粉细砂、粉土更难于液化。不同粒径砂土的液化试验研究表明，平均粒径对抗液化强度有明显影响，平均粒径为0.07 mm的砂土最易液化，平均粒径越大，抗液化强度越大；若颗粒更细，并含有一定量的黏粒时，则随着平均粒径的减小，抗液化强度反而增大。室内试验与现场调查均表明，可液化土的平均粒径变化范围为0.01～2.0 mm。
（2）黏粒含量。黏粒含量对土的动力稳定性起着不可忽视的作用，土中的黏粒含量增加到一定程度（如10%以上）时，土的动力稳定性将有所增大，因此含黏土颗粒的粉土一般比沙土更难液化。黏粒含量在9%附近时，粉土的微观结构特性发生变化；当黏粒含量小于9%时，黏粒与粗粒成接触式连接而起润滑作用，使得动剪应力比随黏粒含量的增加而减小；当黏粒含量大于9%时，黏粒胶结并填充大孔隙，使其起着稳定、镶嵌作用，随着黏粒含量的增加，土的整体结构强度加强，动剪应力比也逐渐增大；当黏粒含量为9%时的粉土其动剪应力比最小，抗液化性能最低。随着研究的深入，工程地质人员发现，容易发生液化的土类为黏粒含量小于15%的饱和沙性土，主要包括黏粒含量小于3%的饱和沙土和黏粒含量为3%～10%的饱和粉土。
（3）相对密度。从土密实特征看，一般研究其相对密度的影响。试验表明，相对密度愈大，抗液化强度愈高。
（4）透水性。液化发展过程必定伴有孔隙水压力的不断上升，这种孔压上升是因振动产生孔压上升和因排水造成孔压消散综合作用的结果，因此土的渗透性是影响海床应力动态变化的一个重要因素。渗透系数越大，孔压消散作用也越明显，但随着土层深度的增加，渗透性的影响减弱。
2）动荷载条件
波浪引起的荷载与地震引起的荷载在幅值大小、频谱特性、持续时间及传递方式等方面不同。
首先，荷载施加位置不同，导致可能液化位置不同，地震液化可以是深部沙层，也可以是浅部沙层，而波浪液化仅发生于沙层表面。
其次，荷载历时不同，地震由于历时以秒、分计算，而风暴浪历时则以小时、天计算，使得沙土液化过程中表现不同。地震由于历时较短，土体以看作近似不排水，孔压单调累计增加；而波浪历时较长，土体部分排水，孔压表现为振荡孔压与残余孔压。
最后，特别要指出的是，地震和波浪加载频率也不同，地震频率约为1 Hz，波浪频率较小，仅为0.1 Hz，但大量室内土工试验结果表明，频率由1 Hz变为0.1 Hz的周期荷载对沙土动力特性的影响不大。
事实上，波浪在海床土体中引起的应力状态有其独特的性质，主要特点是海床土体单元的主应力轴周而复始地180°连续旋转，它会明显降低沙土的强度，并影响孔隙水压力的分布。表5-13为对波浪荷载与地震荷载对海床土体的作用的区别描述。
表5-13 波浪荷载与地震荷载对海床土体作用的区别
波浪作为一种长期作用于海床的环境荷载，在海底产生循环压力，这种循环压力随水深的增加而降低，当水深超过150 m后，波浪产生的底压力通常就不是导致海底土层液化的重要因素，但是对于水深小于150 m的非地震活动区，波浪荷载是引起沙土液化的主要诱发力。波浪产生的周期性海底压力不但在海床产生瞬态的附加孔隙水压力，还可能引起土体中孔隙水压力的动态累积。影响沙质海床中孔隙水压力变化的因素除了前面介绍的土性参数之外，还与波高、波长、周期等波浪参数有关。
有限厚度沙质海床对波浪荷载响应研究表明：在饱和弹性沙质海床的水-土交界面附近，孔隙水压力的衰减不大，与波高几乎保持着线性正比关系，随着土层深度的增加，孔隙水压力的衰减呈非线性，孔压越高衰减越快。因此，在沙床中层，孔隙水压力与波高的关系明显呈非线性。在相同波高情况下，在沙床上部，长波在沙床中引起的孔隙水压力比短波引起的孔隙水压力高；直到沙床中部，波长的变化对孔隙水压力改变的影响才趋于平缓。就海洋工程设计来说，应该十分重视海床土层对长波的响应。对于海洋中的波浪，低频长波引起的孔压不仅幅度高，而且衰减慢，对海洋工程结构的危害也最大。