砂土液化的防治措施

３ 砂 土液化 的 防治措 施
研究地震作用下砂土液化 的重要 目的是预 防砂土液化 ，
何防止工程砂土液化呢？下面做 以概述 。
减少 由它造成 的损 害。减轻 地震液 化造 成损 害 的措 施 可分
为两 类 ：
２ 砂 土 液化 的概念 与影 响 因素
１ 砂土改 良措 施——通 过改 良砂 土的性质 ， ） 加强 土的抗 砂 土液化 系指砂 土颗 粒组 成 的土体 在静 力或 动力 作用 液 化 能 力 ， 极 预 防砂 土液 化 的生 产 和发 展 。 积 （ 包括渗流作用 ） ， 下 由固体状态转化 为液体状态 的现象或过 ２ 结构改 良措施—— 对没有进行地基处 理 （ ） 或未 达到 预
地下深基础 （ ２ 。这类措施适用于超高层建筑 和建造在相 图 ） 当浅 的松 散砂 土层上的建筑 。
封闭式基 础 建 造封 闭式 基 础 以防止超 孔 隙水 压力 朝 建筑物 的基底 传播 。一 般可用 于 加密 、 散孔 隙水 压 力 、 消 砂 土改 良、 硬化 、 降低 地下 水位 等 方法 中任 何一 种方 法来 使封 闭式基础 内的砂土得到加 固。 在工程实践 中 ， 了使抗 液化 措施 更有 效 ， 为 常将 上 述方
对密度 Ｉ ０ ～９ ％ ） ＞７ ％ ０ 。此外 ， 如合理 采 用 围封 、 重 、 水 压 排 设备等 ， 亦可起到减轻液化破坏 的效果 。
参 考文 献 ：
［］ １ 刘颖 ， 谢君斐 ， ．砂土震动液化 ［ ．北 京： 等 Ｍ］ 地震 出版社 ，９４ １８ ．
［］ ２ 王钟琦 ， 张荣祥 ， 钟亮 ． 建筑场地与地 基评价 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国建
芦
迪， ： 等 砂土液化 的防治措施
第 ４期
土 木 工 程 的抗 液 化 处 理 是 各 种 各 样 的 ， 类 土 木 工 程 具 各 有特有的处理 措施 。下面将简要介绍各种措施 。
３ ２ １ 土 堤 ．．
这里所指 的土 堤包 括河 堤 、 公路 堤 ， 铁路 堤 以及 填筑 地 等等。土堤材料 的特点并非完全 饱和 ， 以它们 不会完 全液 所 化 。然而建 筑 在松 散 可 液 化松 砂 土基 是 非 常 容易 损 坏 的。 增加 松砂的抗液化 强度 可采 用表 ｌ 表 ２中列举 的方 法 。一 ， 般情况 下 ， 利用压 实方法增加砂 土 的密 度是 比较 可靠的 常用 方法 ， 堆土法 、 降低 水位 法 以及建 造 地下 墙 的方 法是 不太 有 效 的。 对 于已建土堤 下伏 液化 层直 接增 加 砂土 的强 度 是相 当 困难 的， 以 ， 以采 用增 加 土堤 坡 脚下 砂 土 强度 的 方法 。 所 可 除 上 述 方 法 外 ， 面 三 个 方 法 对 加 固土 堤 是 有 效 的 见 图 １ 下 。 辅助堤 ；．砾石置换 ；．板桩 和系杆 。 ｂ ｃ 经验表 明 ， 在使 用 板桩 和 系杆 时 ， 即使 地震 期 问周 围砂 土层结合液化 ， 用系杆把两排 桩连起 来将会 大大 堤高 土堤 的 抗 滑稳定性 。 表 ２ 增 强 砂 土 措 施 方 法
筑 工 业 出 版 社 ，９ ３ １９ ．
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２ ４３ ．— ． ． —
为防止砂土液化对 房屋基础 的破坏 ， 面介绍 的 ４类措 下 施 是 比较 有 效 的 ， ２ 这 ４类 措 施 的 基 本 原 理 图 。 图 是 砂 土加 固 改变 建筑 物 的砂 土性 质 ， 用下列 方法 ： 采 加 密法 ， 化法及消散孔隙水 压力 法等 。这 类措施 适用 于 中低 硬 层 建 筑
在地震 区内河 流 附近 的冲积 地 区常常 发生 喷水 冒砂 现 象 ， 是地 震液化的鉴别标志 ， １６ 这 在 ９ ４年 ９月 １ ６日日本 新泻 大地震 中， 位于该市 浓川故河道 上 的公 寓大楼处 于严 重液 化区 ， 使其某些地域 在地震 ８ｓ 开始 液化 ， 一个大 楼完 全 后 使 倾倒 ， 造成该 工程 建 筑物彻 底报 废 。在 我 国邢 台 １７ ９４年地 震 、９ ８年 渤 海 地 震 、９ ４年 通 海 地 震 及 １７ １６ １７ ９６年 唐 山 地 震 ， 都在 同一地点发生多次液 化。也就是说 ， 连续发 生强烈地 在 震作 用下 ， 喷水 冒砂现象会在 同一点 （ ） 孔 上重复发生 … 。如
结构改 良 在加密或 消散孔 隙水压力 的 同时 ， 用深基 使 （ ２ 。这类措施适用 于高 层建筑 ， 其是 当建 筑物建 造在 图 ） 尤 填筑地 ， 或在 可液化松 砂层 上 ， 且砂层 下伏 软黏土时。 置换 可 液 化 层 挖 掉 建 筑 物 下 所 有 可 液 化 层 ， 时 建 造 同
摘 要 ： 砂土液化现象是造成水利工程 和土木建筑 工程倾斜 和倒塌 的一个重要原 因 文章 阐述 了砂 土液化 现象 的概
，
念， 影响形成 液化 的因素 ， 出了防治砂土液化 的措施 。即砂土改 良措施和结构改 良措施 。以加强 结构 的抗 指 液化能力 ， 预防结构破坏 。 关键词 ： 地震 区； 土液化 ； 砂 防治 ； 土改 良； 砂 结构改 良
２１ ０ ２年 第 ４期 （ ４ ） 第 ０卷
黑 龙 江 水 利 科 技 Ｈ ｉ ｎｊ ｎ ｃ ｎｅａｄＴ ｃｎｌ ｙｏ ｔ ｏｓｒａ ｃ ｅｌ ｇｉ ｇＳ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ ｆ ｅ Ｃ ｎｅｖｎ ｙ ｏ ａ ｅ ｇ Ｗａ ｒ
ｏ４．ｚｕ ｌ ｚ （ ｏ￣ Ｎ ４ ） Ｔ ｄ ｏ ０ ｄ
表 １ 砂 土改 良 的原 理 和 方 法
原 理和 目的
土粒 改 良或 硬化
改 良砂 土 性质 加密 降低饱 和 度
土 层置 换
搅 拌处理 压实
可使 建造在它上面的建 筑物 和挡土 墙等 产生 “ 限度” 有 的下
沉 和倾 斜 。
提高 有效 应力 改 善应 力～应 消 散孔 隙水 压力 变 条件 抑制 剪切 变形 ／
法 中的两种结合 起来 使 用。对原 有 建筑 物 的改 良是 比较 困 难的 ， 一般采 用在建 筑物 的外 缘下 面 改造地 下 连续墙 ， 或者 使 用排 渗法 ， 降低地下水也 是一种可行的方法 。
ｆ 充 土堤 Ｊ扩 ａ
ｆ 砾石置换 ｂ）
（ ｃ】板 桩 和 系杆
图 １ 增 强 原 有 土 堤 的抗 液 化 措 施
／
３２ 结 构 改 良措 施 ．
［ 收稿 日期 ］０ ２— ２—１ ２１ ０ ８ ［ 作者简介 ］ 芦迪（ ９ １一） 男， １８ ， 黑龙江哈 尔滨人 ， 助理 工程师 ； 陈德 明（ ９ 一） 男， 建福 州人 ， １６ ４ ， 福 技师。
．．．．— —
２４ ．— ２ ． ． ． —
改
改 良土 性
厂 ］
厂 改仕 ］／¨ 良 江
图 Fra Baidu bibliotek 房 屋 地 基 抗 液化 措 施 的 四 种 类 型
４ 结
语
防止砂土液化 的工 程 措施包 括 控 制渗流 条件 、 干 、 疏 挖 除或 人工加密改 良土性 。加密后 的砂土应达 到密 实状态 （ 相
３ ２ ２ 房 屋 基 础 ．．
定效果 ） 的液化地基 ， 过加 强结 构的抗液 化能力 ， 防结构 通 预
破坏 。 ３ １ 砂 土 改 良措 施 ．
程 。此时 砂土的剪 切刚度趋 近于零 ， 即抗剪强度趋近于零 。 液化 ～般 发 生 在 饱 和 砂 土 中 ， 可 发 生 在 黏 粒 （ 径 ＜ 也 粒 ００ ５ ．０ ｍｍ） 量 ≤１ ％ ～２ ％ 的饱 和 少 黏 性 土 中 和 粗 粒 （ 含 ５ ０ 粒 径 ＞ ｍ 含量 ７ ％的饱 和砂砾土 中 ， ５ ｍ） ０ 它对水利 工程危 害极 大 。液化 的主要形 式有 砂沸 、 流滑或 “ 限度。 的往 返 流动 有 性变形等 。 砂沸 常出现在河 堤 内侧低 地 ， 挡水建 筑 物下 游地 面 、 开 挖基坑坑底 、 钻孔 孔底 、 以及地 震后 的地 面 。它 主要 是 由于 砂土 巾孔隙水压力 超过 上覆 有效 压力 而引起 的喷水 冒砂现 象 。流滑常 出现在海岸 、 河岸 和土坝 的饱和松砂 边坡 中。它 主要 是由于饱和松砂在单程或往 返剪 切作用 下 ， 有不 可逆 的 体积剪缩 ， 引起孔 隙水 压 力不 断上 升和抗 剪 强度 降低 ， 至 直 出 现 “ 限度 ” 流 动 性 滑 坡 。这 种 破 坏 可 以是 渐 进 性 的 和 无 的 大面积的 ， 流滑后 的砂 面坡度 十分平缓 。“ 有限度 ” 的流 动性 变形 ， 大都 出现在地霞 时中密和 中密 以上的饱 和砂土 中。它 是 由 于 在 地震 往 返 剪 切 过 程 中 ， 剪 应 变 时 的 剪 缩 趋 势 和 大 小 剪应 变时的剪胀趋 势 的交替作 用 ， 出现 的间歇 性液 化 和“ 有 限度 ” 流 动 性 变 形 ， 称 为 往 返 活 动 性 （ ｙｌ ｂ ｉ ） 的 也 ｃｃ ｃｍｏｉｔ 。 ｉ ｌｙ
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文 章 编 号 ：０ ７— ５ ６ ２ １ ）４— ２ ２～ ２ １０ ７ ９ （ ０ ２ ０ ０４ ０
砂 土 液 化 的防治 措 施
芦 迪’ 陈德 明
（ ．黑 龙 江 省 庆 达 水 利 水 电 有 限 责任 公 司 ， 尔滨 １ ０ ８ ２ １ 哈 ５０ ０；．黑 龙 江 大 学 ， 尔 滨 １０ ８ ） 哈 ５０ ０
饱和砂土砂化现象 是 排水条 件不 利 的情况 下松 散 的砂 土 骨 架 由于 振 动 作 用 造 成 松 驰 ； 间 应 力 逐 渐 转 给 孔 隙 水 ， 粒 使孔隙水压力不断升高而带来 的后果 。因此 ， 防止砂土 产 要
生液化 ， 其根本途 径是 消除液 化产 生 的条件 ， 重要 的措施 最 是 提高砂土的密度 ， 改变砂 土的应力——应 变条件 和尽量消 除发展 的孑 隙水 压力 ， Ｌ 预防砂土 液化 的主要措施有 ： 冲法 、 振 排渗法 、 强夯法 ， 爆炸振密法等等 。表 １列举 了砂 土改 良原理 和实际应用方法 。
填 土或 降低 地 下水 位 排渗 法及 其他
影 响饱 和砂土 液化 的 因素有 渗流 条件 、 粒组成 、 颗 松密
阻孔 的 展 ／ 止 压 发
．
地墙 下
程度 、 形成地质 年代 ， 力状 况 等等 。在 评价 其液 化可 能性 受 时必 须加 以考虑 。对 于判 别水 平地 面下 饱 和砂 土 地震 时是 否会 发生 液化 的方 法 ， 用得 较多 的是标准 贯入试 验。中 国的
中图分类号 ：Ｖ ２ Ｐ ２３
文献标 识码 ： Ｂ
抗震设计 规范都以此作 为主要手段 ， 并给 出了 以宏 观震害 资 料为依据的判别公 式 。这个 方法 已发展 到可 以同时 考虑 饱 和砂土上覆有效压力 、 地震 动剪应 力 （ 或地震 烈度 ） 地震 震 、 级（ 或地震历时） 以及土 中粘 粒含量等 因素 的影 响。此外 尚 ， 有静 力触探 、 往返三轴和往返单剪试 验等方法 。