理论教育 地基土液化及危害—建筑结构抗震设计

地基土液化及危害—建筑结构抗震设计

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)地基土的液化的概念饱和松散的砂土或粉土,地震时易发生液化现象,使地基承载力丧失或减弱,甚至喷水冒砂,这种现象一般称为砂土液化或地基土液化。3)地基土液化的危害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。发生于1964年的美国阿拉斯加地震和日本新潟地震,都出现了因大面积砂土液化而造成的建筑物的严重破坏,从而引起了人们对地基土液化及其防治问题的关注。

地基土液化及危害—建筑结构抗震设计

1)地基土的液化的概念

饱和松散的砂土或粉土(不含黄土),地震时易发生液化现象,使地基承载力丧失或减弱,甚至喷水冒砂,这种现象一般称为砂土液化或地基土液化。

其产生的机理是:地震时,饱和砂土和粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移,颗粒结构趋于压密,颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压,因而使孔隙水压力急剧增加。当孔隙水压力上升到与土颗粒所受到的总的正压应力接近或相等时,土粒之间因摩擦产生的抗剪能力消失,土颗粒便形同“液体”一样处于悬浮状态,形成所谓液化现象。

2)影响土的液化的因素

场地土液化与许多因素有关,因此需要根据多项指标综合分析判断土是否会发生液化。因此,了解影响液化因素及其界限值是有实际意义的。

(1)土层的地质年代和组成

地质年代的新老表示土层沉积时间的长短。较老的沉积土经过长时期的固结作用和历次大地震的影响,使土的密实程度增大外,还往往具有一定的胶结紧密结构。因此,地质年代愈久的土层的固结度、密实度和结构性也就愈好,抵抗液化能力就愈强。反之,地质年代愈新,则其抵抗液化能力就愈差。宏观震害调查表明,在我国和国外的历次大地震中,尚未发现地质年代属于第四纪晚更新世(Q3)或其以前的饱和土层发生液化的。

(2)土中黏粒含量

黏粒是指粒径小于等于0.005mm的土颗粒。理论分析和实践表明,当粉土内黏粒超过其一定限值时,粉土就不会液化。这是由于随着土中黏粒的增加,使土的黏聚力增大,从而抵抗液化能力增加的缘故。

(3)上覆盖非液化土层的厚度和地下水位的深度

上覆盖非液化土层的厚度是指地震时能抑制可液化土层喷水冒砂的厚度,一般从第一层可液化土层的顶面算至地表。构成覆盖层的非液化层除天然地层外,还包括堆积5年以上或地基承载力大于100kPa的人工填土层。当覆盖层中夹有软土层,对抑制喷水冒砂作用很小,但其本身在地震中很可能发生软化现象时,该土层应从覆盖层中扣除。(www.daowen.com)

地下水位高低是影响喷水冒砂的一个重要因素,实际震害调查表明,当砂土和粉土的地下水位不小于某界限值时,未发现土层发生液化现象。

(4)土的密实程度

砂土和粉土的密实程度是影响土层液化的一个重要因素。土层密实程度小,则空隙比大,容易发生液化。

(5)土层埋深

理论分析和土工试验表明:侧压力愈大,土层就愈不易发生液化。侧压力大小反映土埋深的大小。现场调查资料表明:土层液化深度很少超过15m的。多数浅于15m,更多的浅于10m。

(6)地震烈度和地震持续时间

地震烈度越高的地区,地面运动强度越大,显然土层就越容易液化。一般在6度及其以下地区,很少看到液化现象。而在7度及其以上地区,则液化现象就相对普遍。

室内土的动力试验表明,土样振动的持续时间越长就越容易液化。因此,某地在遭受到相同烈度的远震比近震更容易液化。因为前者对应的大震持续时间比后者对应的中等地震持续的时间要长。

3)地基土液化的危害

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。发生于1964年的美国阿拉斯加地震和日本新潟地震,都出现了因大面积砂土液化而造成的建筑物的严重破坏,从而引起了人们对地基土液化及其防治问题的关注。在我国,1975年海城地震和1976年唐山地震也都发生了大面积的地基液化震害。我国学者在总结了国内外大量震害资料的基础上,经过长期研究,并经大量实践工作的校正,提出了较为系统而实用的液化判别及液化防治措施。

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