振动频率对饱和砂土液化强度的影响

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饱和砂土液化机理及液化判别方法

饱和砂土液化机理及液化判别方法作者：严鹏来源：《科技创新与应用》2017年第02期摘要：砂土液化是一种由地震引起的次生地质灾害。

我国邢台、唐山和海城三地强地震，都发生了大范围的液化，造成严重损害。

在当前国家加强基础设施建设、加快城镇化的背景下，砂土地震液化判别在岩土工程勘察中的重要性在不断提升。

文章对砂土液化机理进行介绍，对几种常用且有代表性的判别方法进行归纳总结，并对饱和砂土液化的判别方法提出自己一些认识及看法。

关键词：饱和砂土；液化机理；液化判别1 地震液化机理及影响因素1.1 砂土液化的概念在动力荷载、地震、等外力作用下，饱和砂土受到强烈的振动，导致其丧失抗剪强度，并使砂粒处于悬浮状态，造成地基出现失效现象即称为砂土液化。

1.2 地震液化的机理地震时剪切波在土体中引起交变应力，产生震动孔隙水压力。

引起孔隙水压力增加的原因是水与土粒在交变应力的作用下，受强烈震动的土粒变密，而受到水的阻碍把能量传递给水。

随着孔隙水压力的上升，土颗粒在自重的作用下力图向下沉落，而孔隙水在震动孔隙水压力作用下力图向上排出，导致土体结构在被破坏的瞬间，土粒向下沉落受到孔隙水向上排出的阻碍，最终有效应力减至零，土粒间无力的传递，土粒失重，使抗剪强度消失，进而砂土出现液化情况。

此时土骨架崩溃，土粒可随水流动，这就是液化过程。

1.3 液化影响因素砂土的组成：一般情况下，粗砂比细砂不容易液化，其主要原因是粗砂有良好的透水性，即使粗砂发生液化现象，孔隙水超压作用时间短，大大缩短其液化的时间。

相对密度：密砂比松砂不容易液化。

由于松砂是无粘性土与粘性土之间的土壤，所以砂土的密度低容易发生液化。

土层的埋深：地震发生时，液化砂土层的深度处于10m以内。

因此砂土层埋深深度越大，砂土越不容易液化。

地下水位：地下水位浅的比水位深的地方较容易发生液化现象。

地下水位深度小于4m的砂类液化区域，易发生液化。

粉土液化在7度至9度区内，地下水位小于1.5m、2.5m、6.0m 的区域容易被液化。

砂类土的振动液化

喷砂冒浆震陷振动液化的危害滑坡地基失稳
日本阪神地震引起的路面塌陷
由于液化引起的河道破坏—日本神户
影响液化的主要因素
（1）土的类型
----黏性土在振动作用下，抗剪强度不会为0，不具备液化的内在条件
----颗粒较粗的砂土，孔隙大，渗透性好，孔隙水压力很快消散，不易累计，一般不会液化 ----地下水以下的细砂土或粉土，渗透性小，荷载下孔隙水不易排出，孔隙水压力增加导致产生液化
桥台基础（地震液化后突出地面）
液化机理
振前砂土结构
振中颗粒悬浮，有效应力为零
振后砂土变密实
液化定义
• 在饱和砂土中，由于振动引起颗粒的悬浮，超静孔隙水压力急剧升高，直到其孔隙水压力等于总应力时，有效应力为零，砂土的强度丧失，砂土呈液体流动状态，称为液化现象。
砂类土必须处于饱和状态产生振动液化的条件
受到振动力作用
3.5 砂类土的振动液化
砂类土的振动液化饱和砂类土在振动荷载作用下完全丧失抗剪强度而呈现类似液体状态的现象。液化现象
孔压 U
•饱和松砂在振动情况下孔压
急剧升高
时间T
•在瞬间砂土呈液态
地基液化引起的储油罐倾斜—日本神户
液化机理 1）初始的疏松状态，砂土压力由砂骨架承担，土层稳定。
2）振动后，砂颗粒移动，骨架承担的有效压力由孔隙水来承担，孔隙水压力升高使砂处于悬浮状态---形成砂悬液（液化） 3）孔隙水排出后，压力重新传给土粒承受，砂土达到新的稳定状态，处于新的密实状态
（2）土的密度（3）振动荷载（4）土的饱和度
Байду номын сангаас
----土的相对密度越大，抗液化能力愈强 ----产生液化的主要外部条件 ----饱和度越小，抗液化的能力越高

饱和砂土震动液化的研究综述

课程应用地球物理导论专业班级11级地学试验班姓名董岳林学号010*******饱和砂土震动液化的研究综述董岳林（中南大学地球科学与信息物理学院，11级地学试验班，010*******）摘要：根据国内外的文献资料，分析了饱和砂土震动液化的机理、饱和砂性土的抗液化强度影响因素，综述了饱和砂土震动液化的危害、判别方法及防治措施，为砂土的液化研究提供理论依据。

关键词：饱和砂土；液化；地震1引言在动荷载如地震的作用下，饱和非粘性土受到强烈震动，抗剪强度丧失，整个土体处于悬浮状态，这种现象被称为砂土液化。

砂土液化是一种破坏性非常强并具有一定区域性地质灾害。

许多震害经验表明，液化是造成场地地震破坏的首要原因之一，地震引起的地基实效约50%都起因于液化。

因此，砂土液化机理的研究及液化可能性的判定对建筑场地的选择、城市规划以及液化区建筑物保护措施的选择具有非常重要的意义。

2饱和砂性土震动液化机理地震时剪切波由下卧层向上传播，并在土体中引起交变应力，从而产生震动孔隙水压力，这是饱和砂土液化的主要原因。

在交变应力作用下，土粒的接触点处会产生新的应力，当这种应力达到一定的数值时，就会破坏土粒间原来的联接和结构状态，使砂粒间彼此脱离接触，此时，原先由砂粒通过接触点传播的应力，就要传递给空隙的水来承担，从而引起孔隙水压力的增加。

随着应力循环次数的增加，孔隙水压力因逐渐积累而上升。

一方面，孔隙水在一定的震动孔隙水压力作用下力图向上排出：另一方面，土颗粒在自重的作用下又力图向下沉落，致使在结构破坏的瞬间或一定的时间内，土粒向下沉落受到孔隙水向上排出的阻碍，使土粒处于局部或全部悬浮状态，抗剪强度局部或全部消失，土即出现不同程度的变形或全部液化。

由以上分析不难看出，在地震动作用下，饱和砂土发生液化要同时具备两个基本条件：①震动强度足以使土体结构发生破坏，这主要取决于地震动的强度和持续时间、土体的强度、上覆土压力大小等；②土体结构破坏后，震动孔隙水压力随应力循环次数的增加而逐渐上升，其大小最终足以使饱和砂土出现局部和全部消失抗剪能力。

砂土地震液化的影响因素及防治措施分析

打入钢管时的振动及钢管的挤土作用已使砂土被挤密，在夯实填入粗粒
料的同时，又在桩径方向扩张，使周围的松砂进一步被挤密
爆炸振密法：利用爆炸时的冲击力使地基土的原有结构被破坏(产生液化)。
振冲置换法：在地基砂土中插人棒状的振冲器，同时开动水泵,使喷嘴喷出高压水流，在振动水冲的联合作用下，振冲器很快即可沉到预定深度。清孔后从孔口逐段填粗粒填料，每段填料均用振冲器振挤密实，达到要求的密实度后，施工下一填料段，直至地表
相对密度值 62.5% 66% 66.5%
结果砂土一般不液化砂土一般不液化砂土一般不液化
例如在1964年日本新泻市大地震时，相对密度为50%左右的地方，砂土广泛发生液化，但在相对密度大约超过70%的区域就没有发生液化。初始孔隙比与相对密度对液化的影响趋势是相同的。
自由场地现存结构
自由场地
动荷条件属于外在因素，主要包含震动强度和持
续时间。
埋藏条件从广义上分为物理条件和化学条件
砂土的粒径，相对密度或初始孔隙比
动荷条件
震动强度以地面加速度来衡量,震动强度大,地震地面加速度就大,相同条件下的饱和砂土层就容易被液化。
震动持续时间长,往往意味往复加荷次数多,反之则少,因此地震持续时间越长,砂土越可能液化。
力愈大，砂土液化的难度愈大。例如在在日本新泻地震时，在一个有三米厚填土
的区域，经过地震之后，砂土层保持稳定。但在该区域以外砂土却广泛液化。在
海城地震（1975）也出现了类似的现象。
地下水的埋深和上层排水关系埋藏条件
砂土液化必然离不开水，地下水的埋深和上层排水条件直接影响砂层液化的产生和发展，地下水是砂土饱和的必要条件。
例如在2008年四川汶川地震中，根据中国地震局台网中心公布的汶川 8.0 级地震地表峰值加速度分布图。

碎石桩法防治砂土地震液化的应用

碎石桩法防治砂土地震液化的应用摘要：对位于抗震设防烈度大于6的场地，当地下范围内分布有易液化的土层时，应采取相应的措施（上部结构抗震构造措施、地基处理措施等）消除地震液化危害。

本文结合海南省文化艺术中心工程，分析了碎石桩法在防治砂土层地震液化中的应用效果。

关键词：碎石桩；地震液化；饱和砂土；标贯试验1. 前言1.1 砂土液化饱和砂土在地震、动荷载或其外力作用下, 受到强烈振动而丧失抗剪强度, 使砂粒处于悬浮状态, 致使地基失效的作用或现象为砂土液化。

1.2 饱和砂土振动液化机理当振动荷载作用在饱和沙土上时，砂土骨架因为振动的影响受到一定的惯性力和干扰力。

由于砂土质量和排列状况不同，再加上各点的起始应力和传递的动荷强度不同，使各个砂土颗粒的作用力在大小、方向上有明显的差异，从而在砂土颗粒间的接触点引起新的应力。

当这种新的应力超过一定数值后就会破坏砂土颗粒间原来的联结与结构，使砂土颗粒彼此脱离接触。

此时，原先由砂粒间的接触点传递的有效压力就转为由孔隙水来承担，从而引起孔隙水压力的骤然升高。

一方面，孔隙水在一定超静水压力作用下力图向上排出；另一方面，砂土颗粒在重力作用下向下沉落。

砂土颗粒的向下沉落受到孔隙水向上排出的阻碍，在结构破坏的瞬间或一定时间内使砂土颗粒处于局部或全部悬浮(当孔隙水压力等于有效覆盖压力时) 状态，砂土的抗剪强度部分或全部丧失，砂土即出现不同程度的变形或完全液化。

1.3 砂土地震液化的一般防治措施拟建建筑场地地层中存在地震液化的土层，对建筑抗震设防类别为丙级以上的建筑工程，需按相关规范采取相应措施全部或部位消除地震液化沉陷。

抗液化措施一般分队基础和上部结构处理措施及地基处理措施。

前者如：采用箱基、筏基或交叉条形基础等以加强基础的整体性和刚度，减轻荷载增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝等措施；后者如：采用加密法（振冲、振动加密、碎石桩、强夯等）对地基进行处理。

2 工程概况2.1 工程简介海南省文化艺术中心文化位于海口市国兴大道68号海南省文化公园内，为海南省政府重点公共建筑工程，是集办公、会议、剧院演出等功能于一体的多功能现代化建筑，建筑面积约23000m2，结构形式为框架剪力墙，总投资1.8亿。

砂土地震液化

砂土地震液化1、基本概况1.1、砂土液化饱和砂土在地震动荷载或其他外动力作用下，砂土受强烈振动后致使土体丧失强度，土粒处于悬浮状态，造成地基失效的作用或现象。

2.2、砂土地震液化的危害（1）涌砂砂土强度丧失后，砂涌出并掩埋作物，使土壤盐渍化、砂质化。

（2）地基失效持续的振动使砂土中土粒间原有应力减少乃至完全失效。

（3）滑塌地表以下一定厚度的砂土受到地震液化而产生滑坡。

（4）地面沉降饱和疏松砂土因振动而趋于密实，地面随之下沉。

（5）地面塌陷地震时砂土中空隙水压力剧增，当砂土出露地表或其上覆土层较薄时，即发生喷砂冒水，造成地下掏空，地表塌陷。

2、形成机制和影响因素2.1、砂土地震液化的形成机制饱和砂土在地震作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由砂土体骨架转向水。

由于砂土渗透性不良导致排水不畅，使孔隙水压力积累，从而粒间应力减少，当粒间应力减少至0时，即发生砂土液化。

2.2、影响砂土地震液化的因素（1）土体类型和性质以及砂土粒径和级配表征砂土液化条件。

其因素、以砂土的相对密实度Dr指标与影响如表1所示（2）饱和砂层的埋藏条件如表2所示表2 影响砂土地震液化的因素之埋藏条件（3）地震强度实测地震时最大地面加速度，计算在地下某一深度处由于地震而产生的实际剪应力，再用以判定该深度处的砂土能否液化。

（4）地震持续时间地震持续时间越长，其产生的等效剪应力循环次数N越多。

而地震持续时间与地震震级有关。

如表3所示3、砂土地震液化的判别和防护3.1、砂土地震液化的判别（1）砂土地震液化的初步判别 ① 6度时，饱和砂土不进行液化判别② 饱和砂土其地质年代为第四纪晚更新世（Q 3）及其以前时，7、8度时可判为不液化③ 浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水深度符合下列条件之一时，不考虑液化影响d u ＞d 0+d b -2 d w ＞d 0+d b -3 d u +d w ＞1.5d 0+2d b -4.5d w :地下水深度(m) d u :上覆非液化土层厚度(m)d b :基础埋置深度，不超过2m 应采用2md 0:液化土特征深度（m ），对应地震烈度7度、8度、9度分别取7m 、8m 、9m ，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除。

砂土的液化及防范措施

砂土的液化及防范措施【内容提要】明确砂土液化影响因素，判定液化等级，消除液化的措施及要求。

【主题词】砂土液化1、前言饱和砂土（含粉土，泛指无粘性土和少粘性土）在动力荷载（循环震动）作用下表现出类似液体性状而完全失去承载力的现象。

砂土颗粒间无内聚力的松散砂体，主要靠粒间摩擦力维持本身的稳定性和承受外力。

当受到振动时，粒间剪力使砂粒间产生滑移，改变排列状态。

如果砂土原处于非紧密排列状态，就会有变为紧密排列状态的趋势，如果砂的孔隙是饱水的，要变密实效需要从孔隙中徘出一部分水，如砂粒很细则整个砂体渗透性不良，瞬时振动变形需要从孔隙中排除的水来不及排出于砂体之外，结果必然使砂体中空隙水压力上升，砂粒之间的有效正应力就随之而降低，当空隙水压力上升到使砂粒间有效正应力降为零时，砂粒就会悬浮于水中，砂体也就完全丧失了强度和承载能力，这就是砂土液化。

地震、波浪、车辆行驶、机器震动等都可能引起饱和砂土的液化。

其中以地震引起的大面积甚至深层的砂土液化危害最大。

2、砂土液化的形成机制砂土受振动时，每个颗粒都受到其值等于振动加速度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。

由于颗粒间没有内聚力或内聚力很小，在惯性力周期性反复作用下，各颗粒就都处于运动状态，它们之间必然产生相互错动并调整其相互位置，以便降低其总势能最终达到最稳定状态。

如果砂土位于地下水位以上的包气带中，由于空气可压缩又易于排出，通过气体的迅速排出立即可以完成这种调整与变密过程，此时只有砂土体积缩小而出现的“覆陷”现象，不会液化。

如果砂土位于地下水位以下的饱水带，情况就完全不同，此时要变密就必须排水。

地层的振动频率大约为1一2周期／秒，在这种急速变化的周期性荷载作用下，伴随每一次振动周期产生的孔隙度瞬时减小都要求排挤出一些水，如砂的渗透性不良，排水不通畅，则前一周期的排水尚未完成，下一周期的孔隙度再减小又产生了。

应排除的水不能排出，于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。

砂土液化机理为饱和砂土在地震等周期性动荷载作用下

沙土类的振动液化原理及引发地质灾害砂土液化机理为饱和砂土在地震等周期性动荷载作用下，由于颗粒骨架结构趋于紧密，而引起孔隙水压力暂时显著增大，土体然丧失抗剪能力，产生较大的变形，甚至成为粘滞液体状态，并出现冒水、喷砂等现象。

这种现象称之为液化。

地震作用是一种循环作用，在每一次的循环中，由砂粒滑移引起的体积减少，在数量上等于由回弹引起的体积增加，这一过程的持续进行，一旦可恢复的弹性应变完全释放，即产生液化。

在上述过程中，虽然由于砂结构的总体体积保持不变，砂骨架孔隙的体积也没有改变，但却造成了砂骨架的松驰，结果使有效应力趋于零，孔隙水压力等于总压力。

这就意味着饱和砂土的抗剪强度的丧失。

砂土受振动时，每个颗粒都受到其值等于振动加速度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。

由于颗粒间没有内聚力或内聚力很小，在惯性力周期性反复作用下，各颗粒就都处于运动状态，它们之间必然产生相互错动并调整其相互位置，以便降低其总势能最终达到最稳定状态砂土地震液化的机理液化砂层的孔隙水压力不能像无盖层情况那样可以自由向地表消散。

液化砂层内的剩余空隙水压力通过液体的压力传导作用于不透水层的底板，形成一个暂时的承压水层，根据静水压力原理，液化砂层内任意点的测压水位都是相等的。

剩余水压有两部分组成：即液化层的骨架压力和盖层压力。

假设液化砂层厚为M1，盖层层厚为M2，则剩余空隙水压力的大小可按下式求出：在这种情况下，只有剩余空隙水压力超过盖层强度，或盖层有裂缝，才沿裂缝产生喷水冒砂，渗流液化局限于喷水冒砂口附近。

该层越厚，隔水性越强，液化形成的暂时性承压水层的水头越高，一旦突破盖层，喷水的水头越高，冒砂越强烈。

但对建筑物的严重破坏和砂层因渗流而变松，往往局限于喷水口的局部地段。

砂土液化是地基基础震害的重要原因之一,常常会引起地基的不均匀沉降及结构的破坏,造成经济财产损失和人员伤亡。

近几年,由于国民经济的飞速发展,推动了各地工程建筑物的建设,如:工业和民用建筑、公路桥梁、隧道等,经常遇到各类工程地质问题,砂土液化便是其中之一。

进行砂土震动液化判定的原理和思路

进行砂土震动液化判定的原理和思路（××××××）摘要：砂土的震动液化也是一种不良地质条件，假如发生，将会对建于其上的建筑物造成严重的损失。

因此，在工程选址设计中，应当首先准确得判别震动液化地点是否存在，然后尽量远离液化地，或者采取必要的设防措施。

本文试从以下几个方面，简单介绍判别砂土震动液化的原理和思路。

关键字：砂土震动液化标准贯入静力触探剪切波速液化程度饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由砂土骨架转向水，由于粉、细砂土的渗透性不良，孔隙水压力急剧上升。

当达到总应力值时，有效正应力下降到0，颗粒悬浮在水中，砂土体即发生振动液化，完全丧失强度和承载能力。

在地质条件、地震强度及持续时间两方面都有可能产生砂土液化的地方，工程地质勘察时就需要判定某一地点、某一深度处沙土层液化的可能性。

通常的判别程序是先按地震条件、地质条件、埋藏条件、土质条件的一些限界指标进行初步判别，经初步判别为液化的场地应进一步通过现场测试、剪应力对比或地震反应分析等方法进行定量判别。

各种判别指出可能性后，还应进一步判定后果的严重程度，通常是用液化指数划分液化的严重程度，以便为设防措施提供依据。

一、震动液化初判的限界指标1．地震条件（1）．液化最大震中距液化最大震中距（D max）与震级（M）有如下关系：D max =0.82 × 100.862（M-5）由此可知，当M = 5，则也hue范围限于震中附近1km之内。

（2）．液化最低地震烈度震级为5级震中烈度为VI度，故液化最低烈度为VI度。

2．地质条件发生震动液化处多为全新世乃至近代海相及河湖相沉积平原、河口三角洲，特别是洼地、河流的泛滥地带、河漫滩、古河道、滨海地带及人工填土地带等。

3．埋藏条件（1）．最大液化深度一般认为液化判别应在地下15m深度范围内进行。

最大液化深度可达20m，但对一般浅基础而言，及时15m一下液化，对建筑物影响也极轻微。

振动砂土液化及其影响因素

散，下一周期产生的新的剩余孔隙水压力又迭加上来，故随振动持续时间的增长，剩余孔隙水压会不断累积而增大。
砂土液化的类型
渗透压力引起的液化（或称砂沸）
当砂土下部孔隙水压力达到或超过上覆砂层和水的重量时，砂土就会因丧失颗粒之间的摩擦阻力而上浮，承载能力也全部丧失。砂沸主要来自渗透水压力的作用。在土力学中常把其列入渗透稳定问题的范畴，但从其物质状态评价也属于液化范围。常见于地面无载荷的天然条件下的砂层，也可发生于开挖基坑底面。地震时出现的地面喷水冒砂现象主要就是下部砂层发生液化造成的。
2013No.1
(Jan)
往返加载或剪切引起的液化（又称往返运动性液化）
大都表现为大地震中饱和砂土地基和边坡的液化破坏。此外，在机器基础振动、爆破等动力作用下也会产生这种现象。饱和砂土在往返剪切作用下，当剪应变很小时，一般都有剪缩现象，都会引起孔隙水压力上升。但是随着剪应变的增大，中等密度以上的砂土就会出现剪胀现象。这是因为砂土颗粒在大剪应变时互相翻滚而使骨架体积增大。此时孔隙水压力相应下降，而有效应力和剪阻力则相应回升，从而抑制了砂土继续变形。经过多次往返剪切，在小剪应变段由于剪缩量和孔隙水压力的累积，便可以出现液化状态，而当饱和砂土足够松时，可出现“无限度”的流动变形。
的建议。地震液化的判别，可在地面下15m内进行，对于桩基或其他深基础判别深度可根据工程具体条件适当加深。为判别液化所布设的勘探点对于每一单独建筑物不应少于2个，勘探点的深度应大于液化判别深度。存在液化土层的地基，根据液化指数ILE 划分液化等级。
结论与展望
结论
砂土液化的影响因素很多，它是各种影响因素综合作用的结果，因此，砂土液化的判别应从多方面进行考虑。砂土的液化引起的喷水冒砂、地基失效、地面塌陷、岸坡滑移给工农业、建筑水利等给众多工程造成了巨大损失。在选用和确定抗液化措施时，应综合考虑方法可行性、经济性和次生影响，选用适宜的抗液化工程措施，从而达到更加优异的经济技术效果。

饱和砂土振冲加固的振动液化机理研究

饱和砂土振冲加固的振动液化机理研究砂土是工程结构地基作业和设施建设中应用最广泛的一种基础材料，但是砂土地基对于振动负载和静载负载都具有较弱的承载能力，因此在抗振性能方面也较差。

由于现代工程地基的抗振要求不断提高，因此如何提高砂土地基的抗振性能就成为了研究的热点问题。

饱和砂土振冲加固技术是目前用于改善砂土地基抗振性能最主要的技术之一，利用爆破，振动加固和喷射等多种方式可以改善砂土地基的抗振性能。

但是在改善过程中，由于砂土地基的物理特性，在振冲加固环境下容易发生混乱，此时砂土地基水平受到强烈的振动液化，因此振动液化成为改善砂土地基抗振性能的一个重要问题。

针对饱和砂土振冲加固环境中振动液化的问题，本文通过实验和分析研究了饱和砂土振冲加固环境下振动液化的机理。

实验研究选取了三种不同的砂土样品，分别为南宁砂土、泰安砂土和四沙砂土，利用静载试验、振动试验和土压力变化对砂土的抗振性能进行测试，结果表明：1）振冲加固后砂土材料的抗振性能变得更好，而随着振冲加固次数的增加，砂土材料的抗振性能提高得更加显著。

2）振冲加固的过程中，大量砂粒被向四周抛射，砂土的孔隙度和水平面积发生明显变化，导致砂土材料的流变特性大幅度改变，这也是振动液化的根本原因。

3）研究发现，砂土地基受到土压力的影响和振冲加固时的振动波的介入，都会对砂土材料的抗振性能产生影响。

研究认为，在振冲加固环境下，土压力变化可以明显提高砂土地基的抗振性能，这也是改善砂土地基抗振性能的一种有效方法。

为了更好地理解振动液化的机理，本文还就具体的实验进行分析，发现当砂土地基受到振动时，土压力会发生变化，从而引起砂土极小材料松散，水分也会迅速渗入，同时砂土极小材料会受到振动的分散力，向上四散，从而使土压力变得更加不稳定，直接导致了砂土材料的液化。

根据上述研究成果，可以总结出饱和砂土振冲加固环境下振动液化的机理：砂土地基受到振动的分散力作用，向上四散，引起砂土的孔隙度和水平面积发生明显变化，从而使土压力变得不稳定，最终导致砂土材料的混乱、水分的渗入和液化等。

地震频率对砂土液化影响的数值模拟研究

造成混凝土腐蚀原因及其主次关系和相互作用的影响过程。在鱼骨图基础上，最终找出影响混凝土腐蚀的众多影响因素。
【关键词】港口；混凝土腐蚀；鱼骨图；原因分析
【中图分类号】ＴＵ３７
［文献标识码】Ａ
我国地域辽阔，处于农村地区的众多混凝土在经年累月的腐蚀环境下，经常处于耐久性失效的状况。对混凝土造成腐蚀的影响因素众多，目前围绕其耐久性，主要集中在氯离子，硫酸盐，碱一基骨料反应，冻融循环以及钢筋锈蚀等几个方面。其中又受到温度，湿度，风力大小等多种因素的复合叠加影响。本文将结合鱼骨图这一工具，对造成混凝土腐蚀的众多原因进行分析，找出其中不同影响因素的重要程度及相互影响的关系
ｌ３８ｘ１ｏ而理沦计算得到的竖向应力＝ｐｇｚ＝１３２×１０Ｐ，误差为４％，初始应力平衡正确，可以进行动力计算分析。２．２超静孑Ｌ隙水压力及孔压比分析
孔压比定义为超静孔隙水压力与初始有效应力的比值。孔
［收稿日期］２０１７—０９—２７［作者简介］曾事超（１９９４一），男，陕西汉ｒ｛＿１人．硕｛‘，研究方向：砂土液化。
及作用。
１鱼骨图分析法
鱼骨图由日本管理大师石川馨发明，又名石川图。是一种发现问题 “根本原因”的方法，它也可以称之为 “因果图” 。简捷实用，深入直观。它将问题或缺陷（即后果）标在 “鱼头 ” 外，在鱼骨上长出鱼刺，按出现机会多寡列出产生问题的可能

饱和砂土振冲加固的振动液化机理研究

饱和砂土振冲加固的振动液化机理研究
振冲加固技术是一种有效的岩土加固技术，其主要原理是利用密度高的、硬性强的泥
土体结合在土壤中形成一种强度更大、弹性更佳的土壤结构。

振冲法加固应用于液化岩土
或饱和砂土已经有较多的经验，然而，其本身的运行机理却尚为探讨。

本文着重从物理的
角度结合实际考量，分析了振冲加固液化砂土的液化机理。

液化的基本机理是通过振冲波的作用转换固体土壤的能量到液体，从而破坏固体结构，使其呈流体状态，因此液化是一种能量转移的过程。

在振冲加固液化砂土中，首先，振冲
波会在界面处扩散，在沿水平方向切削土壤颗粒束状，从而使土壤受到压实作用而增强，
随后，振冲波继续前进，从而形成阶地状结构，使得波前波后形成显著的压实差，以此来
满足饱和砂土的液化需求。

其次，在液化的过程中，振冲波会引起岩土内部的应力集中和破坏，从而形成更为薄
的土壤结构，这就是岩石坐标系中叫做“液化膨胀”效应。

同时，振冲波在穿越材料中会
引起水动力以及应力波的作用，这样把水和土壤颗粒之间的作用力激增，也就对液化机理
起到了重要的作用。

此外，还有很多其他综合因素会对液化效果产生影响，包括波速、颗粒阻力、水的体
力特性、强度敏感度、施加的力等，在上述都综合考虑的情况下，液化才能实现。

总之，振冲加固技术是一种有效的液化技术，在其余加固技术中具有卓越的改善现状
的功能，但是，液化机理仍然悬而未决，本文从物理的角度深入论述了振冲加固液化砂土
的液化机理，提出了综合考虑多种因子的方法，以期解决岩土加固技术中存在的实际问题，从而取得安全稳定的结果。

砂土液化的必要条件

砂土液化的必要条件
砂土液化是指在地震或其他外力作用下，原本固态的砂土变成液态的现象。

其必要条件包括以下几个方面：
1. 饱和度，砂土的饱和度是指其孔隙中充满水的程度。

在地震发生时，如果砂土的饱和度较高，孔隙水对土颗粒的支持作用会减弱，从而增加了土体发生液化的可能性。

2. 颗粒大小分布，砂土的颗粒大小分布对其液化特性有重要影响。

一般来说，颗粒大小较均匀的砂土更容易发生液化，因为颗粒间的空隙更容易被水填满，从而减弱土体的内聚力和摩擦力。

3. 土层厚度，较厚的砂土层更容易发生液化，因为在地震作用下，上层土体的重力会增加下层土体的孔隙水压力，从而减小土体的有效应力，增加了液化的可能性。

4. 土体密实度，密实的砂土更容易发生液化，因为孔隙空间较小，水分更容易在土体中传导，从而减小土体的内聚力和摩擦力。

5. 地震动力学参数，地震的振动频率、振幅和持续时间等参数
也会对砂土的液化产生影响。

一般来说，地震动力学参数越大，砂土发生液化的可能性越高。

综上所述，砂土液化的必要条件是饱和度高、颗粒大小分布均匀、土层厚度适中、土体密实度较高以及受到适当的地震动力学参数作用。

这些因素相互作用，共同影响着砂土的液化特性。

饱和砂土的剪切波速与其抗液化强度关系研究

2007年4月 Rock and Soil Mechanics Apr. 2007收稿日期：2005-05-11基金项目：天津自然科学基金资助项目： (No. 023607511)作者简介：程国勇，男，1971出生，博士，副教授，主要从事土的力学特性及工程应用、岩土工程测试等方面的研究。

Email: gy_cheng@文章编号：1000－7598－(2007) 04―0689―05饱和砂土的剪切波速与其抗液化强度关系研究程国勇1，王建华2，张献民1（1. 中国民航学院土木工程系，天津 300300；2. 天津大学岩土所，天津 300072）摘要：根据饱和砂土剪切波速与其抗液化强度的相关性原理，利用剪切波速与振动三轴联合实验装置，进行了控制饱和砂土初始剪切波速的振动液化实验，依据实验结果建立了剪切波速与抗液化强度的定量关系。

最后用现场勘查数据对此定量关系进行验证，结果表明：该关系式对实际 66 个未液化地点的判别准确率达到 81.2 %；对 108 个实际液化地点的判别准确率达到 62.8 %；平均判别准确率达到 69.5 %。

关键词：土的剪切波速；饱和砂土液化；抗液化强度；动三轴实验中图分类号：TU 435 文献标识码：AExperimeatal study on quantitative relationship between shear wave velocityand cyclic liquefaction resistance of saturated sandCHENG Guo-yong 1, WANG Jian-hua 2, ZHENG Xian-min 1(1. Department of Civil Engineering, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China; 2. Institute of Geotechnical Engineering, Tianjin University,Tianjin 300072, China)Abstract: According to the dependence between Shear wave velocity and cyclic liquefaction resistance of saturated sand, combined tests were carried out for remoldeld saturated sands, during which the shear wave velocity of saturated sand sample was fistly tested in the cyclic triaxial cell and then the normal cyclic liquefaction test performed. Then, by analysing the test results, the quantative relatiobship between shear wave velocity and the cyclic liquefaction resistance of saturated sand was obtained. At last, 174 earthquake sites data was utilized to verify the reliability of the relational expression. The results show among the 66 non liquefied sites the correct rate of the expression is 81.2 % and among the 108 liquefied sites the correct rate is 62.8 % in general, the average correct rate of the relational expression is 69.5 %.Key words: shear wave velocity of soil ；cyclic liquefaction of saturated sand ；cyclic liquefaction resistance ；dynamic triaxial test在液化场地评价中，原位饱和砂土的抗液化强度是一个很重要的土性指标。

饱和砂土循环液化模式影响因素试验研究

饱和砂土循环液化模式影响因素试验研究
潘霞;许成顺;徐佳琳;戴金
【期刊名称】《防灾减灾工程学报》
【年(卷),期】2021(41)3
【摘要】通过室内试验探讨了振动频率、骨架相对密实度、填料含量及成分对砂土循环液化强度及液化模式的影响。

针对相对密实度分别为35%、50%和80%的砂骨架中添加0%、5%、8%、10%、15%和20%等不同质量的填料(粉土、粉质黏土)进行了循环扭剪试验,循环加载频率为0.1、1 Hz。

结果表明:砂土循环液化模式与振动频率密切相关,振动频率较高时,呈现显著的软化特征和流滑现象,振动频率较低时,呈现剪胀和循环活动性;循环液化模式与骨架相对密实度密切相关,填料含量及填料成分对动强度具有较显著的影响,但填料含量在一定范围内并不影响循环液化模式,填料成分对循环液化模式产生一定影响。

【总页数】8页(P635-642)
【作者】潘霞;许成顺;徐佳琳;戴金
【作者单位】北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU411
【相关文献】
1.浅谈饱和砂土液化的影响因素及防止工程措施
2.基于热力学耗散的饱和砂土循环液化特性研究
3.细粒含量对饱和砂土静态液化失稳特性影响的三轴试验研究
4.饱和砂土爆炸液化与密实的影响因素的量纲分析
5.饱和砂土气动液化试验研究
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砂类土的振动液化

3.5 砂类土的振动液化
砂类土的振动液化饱和砂类土在振动荷载作用下完全丧失抗剪强度而呈现类似液体状态的现象。液化现象
孔压 U
•饱和松砂在振动情况下孔压
急剧升高
时间T
•在瞬间砂土呈液态
地基液化引起的储油罐倾斜—日本神户
液化机理 1）初始的疏松状态，砂土压力由砂骨架承担，土层稳定。
2）振动后，砂颗粒移动，骨架承担的有效压力由孔隙水来承担，孔隙水压力升高使砂处于悬浮状态---形成砂悬液（液化） 3）孔隙水排出后，压力重新传给土粒承受，砂土达到新的稳定状态，处于新的密实状态
喷砂冒浆震陷振动液化的危害滑坡地基失稳ห้องสมุดไป่ตู้
日本阪神地震引起的路面塌陷
由于液化引起的河道破坏—日本神户
影响液化的主要因素
（1）土的类型
----黏性土在振动作用下，抗剪强度不会为0，不具备液化的内在条件
----颗粒较粗的砂土，孔隙大，渗透性好，孔隙水压力很快消散，不易累计，一般不会液化 ----地下水以下的细砂土或粉土，渗透性小，荷载下孔隙水不易排出，孔隙水压力增加导致产生液化
桥台基础（地震液化后突出地面）
（2）土的密度（3）振动荷载（4）土的饱和度
----土的相对密度越大，抗液化能力愈强 ----产生液化的主要外部条件 ----饱和度越小，抗液化的能力越高
防止液化的措施
（1）挖除砂土层
（2）加固措施：
----振冲加密法、挤密砂桩法、直接加密法、围封、盖重
阪神地震中新干线的倾覆
液化机理
振前砂土结构
振中颗粒悬浮，有效应力为零
振后砂土变密实
液化定义
• 在饱和砂土中，由于振动引起颗粒的悬浮，超静孔隙水压力急剧升高，直到其孔隙水压力等于总应力时，有效应力为零，砂土的强度丧失，砂土呈液体流动状态，称为液化现象。

振动频率和成样方法对饱和中砂动力特性的影响的开题报告

振动频率和成样方法对饱和中砂动力特性的影响的开题报
告
现代土力学研究中，饱和中砂动力特性的研究对于工程实践和科学理论的影响非常重要。

饱和中砂是指颗粒直径在0.075mm~2mm之间，同时在饱和状态下的砂土。

饱和中砂的动力特性指的是在振动作用下砂土的变形和耗能情况，通常使用振动频率和成样方法来反映这些特性。

振动频率是指振动器每分钟的振动次数，通常用赫兹表示。

成样方法指的是将一定数量的干土样装入振动筛中进行振动，以达到一定的饱和度后，测量砂土的动力特性。

两种影响方法对饱和中砂动力特性的影响主要体现在以下两个方面。

首先，振动频率会对饱和中砂的动力特性产生不同程度的影响。

一般情况下，随着振动频率的增加，砂土的动力刚度不断增加，同时动力阻尼也会增加。

这是因为随着振动频率的增加，砂土的孔隙水压力会下降，从而使动力传导性变得更加优良。

砂土的孔隙水流量也随之增加，从而使动力阻力更大。

因此，振动频率的选择对于砂土的动力刚度和动力阻尼具有一定的影响。

其次，成样方法对饱和中砂的动力特性也会产生一定影响。

不同的成样方法会导致砂土内部结构的不同，从而影响砂土的动力特性。

一般情况下，湿压法成样的砂土动力特性与湿混凝土成型法的砂土动力特性相比具有更高的动力刚度和更低的动力阻尼。

这是因为在湿压法成样过程中，砂土颗粒相对紧密地排列在一起，从而增加了砂土的动力刚度，同时缩小了砂土颗粒的运动空间，降低了砂土的动力阻尼。

因此，研究振动频率和成样方法对饱和中砂动力特性的影响，对于进一步完善砂土动力特性的研究具有重要意义，并可以为土工工程提供更好的理论支持。

砂土的液化及防范措施

砂土的液化及防范措施【内容提要】明确砂土液化影响因素，判定液化等级，消除液化的措施及要求。

砂土颗粒间无内聚力的松散砂体，主要靠粒间摩擦力维持本身的稳定性和承受外力。

当受到振动时，粒间剪力使砂粒间产生滑移，改变排列状态。

地震、波浪、车辆行驶、机器震动等都可能引起饱和砂土的液化。

其中以地震引起的大面积甚至深层的砂土液化危害最大。

2、砂土液化的形成机制砂土受振动时，每个颗粒都受到其值等于振动加速度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。

如果砂土位于地下水位以上的包气带中，由于空气可压缩又易于排出，通过气体的迅速排出立即可以完成这种调整与变密过程，此时只有砂土体积缩小而出现的覆陷现象，不会液化。

如果砂土位于地下水位以下的饱水带，情况就完全不同，此时要变密就必须排水。

地层的振动频率大约为1―2周期/秒，在这种急速变化的周期性荷载作用下，伴随每一次振动周期产生的孔隙度瞬时减小都要求排挤出一些水，如砂的渗透性不良，排水不通畅，则前一周期的排水尚未完成，下一周期的孔隙度再减小又产生了。

应排除的水不能排出，于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。

关于砂土液化的一些认识

关于砂土液化的一些认识摘要：近些年，国内外砂土液化现象屡见不鲜，因此给人民群众带来的损失也是难以估量。

如何评价场地的地震液化等级，采取适当措施避免其对工程带来的不利影响，是目前每一个岩土工程师工作的重中之重。

本文从砂土液化的概念，形成机理，影响因素，判别方法，防治措施几个方面来阐述自己对其一些简单的认识。

关键词：饱和砂土；液化机理；影响因素；地基处理饱和砂土在地震、动荷载或其它外力作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失去承载力的现象成为砂土液化。

砂土液化在地震时可大规模地发生并造成严重危害。

在中国1966年的邢台地震，1975年的海城地震和1976年的唐山地震等几次大地震中，有些建筑物的破坏，就是由砂土液化造成的。

国外也有类似的例子，在美国1964年的阿拉斯加地震中，砂土液化也使许多建筑物下沉、歪斜和毁坏，有的地下结构甚至浮升到地面。

1925年，美国的舍费尔德土坝在地震时全部崩溃，也是由坝底部分饱水砂土振动液化所致。

1 液化的机理从力学性质来说，物质在固体状态时，同时具有抵抗体变（体积应变）和形变（剪应变）的能力，因此固体物质在力的作用下，内部可以同时存在球应力张量和偏应力张最状态。

理想液体只具有抵抗体变的能力，而没有抵抗形变的能力，粘滞液体也只有在形变运动过程中才产生与剪应变速率相当的剪应力。

物质从固体状态转化为液体状态的液化现象，从力学观点看，可以说是它的抗剪强度在某种条件下趋于捎失的过程。

对于砂土，它的抗剪强度主要依靠固体颗粒间的摩擦阻力。

如果砂土中颗粒间存在摩擦阻力，砂土呈固体状态，如果砂土颗粒间的接触压力等于或趋近于零，摩擦阻力也等于或接近于零，砂土就呈液体状态。

2 液化的影响因素影响砂土液化的因素很多，如砂土的地质成因和年代，颗粒的组成，大小、排列方式和形状以及松密程度，应力状态，应力历史，渗透性，压缩性，地震特性（如震级，震中距、持续时间）以及排水条件和边界条件，本文从如下几个方面进行简单分析：（1）土的物理力学性质土的颗粒越粗，平均粒径越大，动力稳定性就越高。