土壤液化及防治措施

岩土工程
土壤液化及防治措施
页面内容

液化和相关现象在世界各地的历史地震中造成了巨大的破坏。近年来，地震频繁发生，这些事件使得研究土壤液化变得更加重要，因为最大限度地减少地震后果的最好方法是研究和了解与地震相关的各个方面。土壤液化在新建筑和基础设施设计中的影响，如堤坝、桥梁和挡土墙，必须详细研究，以确保坚固耐用的结构安装。

什么是土壤液化

土壤液化和敏感粘土液化说明了土壤在荷载作用下由固体状态向液体状态转变的过程。或者，土壤可能处于重液体状态。在疏松或相当饱和的粗土中，液化的发生增强，排水特性降低。这类土壤的例子有粉砂、粘土砂和含有不透水沉积物的砂。在地震或其他条件下的土壤加载过程中，疏松砂的体积可能会减少。因此，孔隙水压力增大，抗剪强度降低。实际土体强度因加载条件的不同而大大降低。土壤条件会影响土壤液化，土壤液化可以通过土壤测试工具进行的土壤元素分析来确定。最容易液化的沉积物是相对年轻的沙子和含水饱和的沉积物。在这样的沙子里，制造流沙很简单。 Such deposits are normally created along river beds, dunes, beaches, and regions where windblown silt and sand have been accumulated. The examples of liquefaction include earthquake liquefaction, quicksand, and quick clay.

地震液化

在强烈地震时，地面开始震动，浅层的土壤颗粒被剪切成固体成分。

然而，由于水的存在，土壤颗粒是饱和的。沙粒可能会变成沙火山。深层沉积物具有较强的粘结性，具有较大的围压，因此液化的可能性较小。当粘土或淤泥层下面的沙子液化时，上层可能会由于重力向斜坡滑动，产生地面裂缝。桥梁、高速公路、建筑物、煤气和下水道的地基可能会被这些运动严重破坏。地震液化是造成地震破坏的重要原因。

流沙液化

当水使松散的沙子饱和，正常的沙子受到干扰时，就会产生流沙。当沙子中的水分无法逸出时，就会产生液化的土壤。流沙是由静止或地下流动的水产生的，就像泉水一样。在地下流水中，水流力抵抗重力，使砂粒产生浮力。液化表面的强度降低，导致建筑物下沉或倒塌。饱和的沉积物看起来相当坚固，直到震动开始液化，产生悬浮的沙子，颗粒被一层细水膜包围。这种流沙有弹性。物体在液化的沙子中下沉，直到它们的重量与被移出的沙子和水的混合物的重量相同。

减少液化的后果

液化造成大量人员和财产损失，科学家们正在不断研究减轻有害影响的方法。由于土壤液化，最常见的问题是边坡滑坡、横向扩展、轻型结构的漂浮、地表裂缝的喷射和地面沉降。因此，建筑和结构是相应的设计。首先，对土壤进行液化易损性测试。地质研究确定了地震区域的垃圾填埋场沉积物和地下水位。由大小颗粒混合组成的土壤可以安全地承受液化，因为较小的颗粒填充了较大颗粒之间的孔隙。这样，土壤强度得以保持。此外，现代建筑的设计都是抗液化的。在浅基础中，基础构件相互连接以保证基础的均匀沉降。因此，诱导剪切力减小。 The soil characteristics may also be enhanced by improving the soil density, strength, and drainage characteristics. Popular mitigation methods to reduce effects of soil liquefaction are:

  • 深层土壤混合法缓解
  • 压实，渗透和喷射注浆
  • 排水桩技术
  • 石柱的动压实与施工

南卡罗来纳的皮诺波利斯大坝、圣克鲁斯的河滨大道大桥、圣地亚哥的高速公路高架和怀俄明州的杰克逊湖大坝都是通过使用上述防止土壤液化的技术而得以挽救的一些结构。

参考文献