地震液化

另外，地震还有一种破坏形式叫“液化”。如果建筑物基底是粉细沙，房子建在上面，当大地摇动时，沙粒向旁边跑，房子就会往下沉，引起倾斜甚至倒塌。
一般来说，对于砂性土为主的土层，当埋深浅，地下水位高且天然地基承载力低时，在地震作用下容易产生液化现象。所谓液化是指由于孔隙水压增加及有效应力降低而引起粒状材料（砂填土、粉土等）由固态转化为液态的过程。影响液化的主要因素有：①颗粒级配（包括粘粒、粉粒含量，平均粒径d50的含量）；②透水性能；③相对密度；④结构；⑤饱和度；⑥动荷载（包括振幅、持时等）。地震发生时，地基液化是引起建（构）筑物破坏的主要形式，尤其是液化土层位于面波影响深度区间内。因此地基液化分析与处理一直是土动力学的主要研究课题之一。
鉴于上述利弊分析，对于面积较大，回填的砂性土厚度较大的场地，采用我公司研发的专利技术——“新型柱锤强夯（置换）法”，则不仅可以达到对大面积、深厚层的砂性土进行抗液化处理，而且处理费用与砂石桩、水泥搅拌桩或混凝土桩相比有较大节约的效果。
新型柱锤强夯（置换）法是在普通强夯和强夯置换法的基础上发展起来的一种新型处理方法，它与前述二种方法相比，具有静压值（锤重/锤底面积）、动压值（单击夯击能/锤底面积）大的特点，可以对深层的砂性土、粉土进行夯实处理，以达到消除地基液化的目的。新型柱锤强夯（置换）地基处理方法对地基土承载力的提高及与其它似类处理方法相比的经济性已在其它文章中详细论述，本文侧重于讨论该法对地基土抗液化处理的一些观点及工程实例。
（2）4.46~10.96m，粉质粘土，湿，可塑状，中等压缩性，N=6~9，N标=6，fak=135kpa，Es=6.49Mpa；
（3）4.96~11.46m，淤泥质粉质粘土，饱和，流塑状，高压缩性，局部分布，N=2~5，N标=4，fak=70kpa，Es=2.5Mpa；
四、地基土抗液化判别
根据检测资料，对ZK6-6孔的标准贯入测试数据进行分析，测试数据如下：
项 目 1 2 3 4 5 6
测试深度 0.6-0.9 1.9-2.2 3.0-3.3 4.1-4.4 4.8-5.1
经过上述三道工序处理后，使整个的地基土持力层形成由无数个甲字形单墩组合的阀板土体，其示意图如下所示：
图中1的一个个单墩体，即为经过第一、第二道工序后，形成的一个个填充物密实的墩体，墩体的填充物可以是现场原砂性土或场外运至的建筑垃圾、碎石等粗颗粒；图中2为各单墩体之间的墩间土，由于地基土可以是一个半空间的过渡介质，在新型柱锤夯击振源作用下，其冲击振动能量约1/3以弹性波的波动形式向四周传播，并且由土介质的阻尼作用而逐渐衰减，同时，周围的土介质在向四周传播的体波作用下，土颗粒必须进行重组而排列紧密，墩间土的密实度得以提高；图中3墩体以下土体在强夯柱锤高能量冲击下，约有2/3的能量以面波的形式向下传递，墩下土体在此能量的作用下，土颗粒排列更加紧密。
二、场地工程工程条件
根据场地岩土工程勘察报告现实，各土层层厚及力学参数如下：
（1）0.00~6.5m，素填土，湿~饱和，松散状，主要成分为新近回填的中粗砂，N=2~4，N标=3，fak=55kpa；
拟建建筑大多数为F6的商业住宅楼，框架或砖混结构，浅埋独立基础形式。设计要求地基土的承载力标准值fak=200kpa。该场地原为大面积水塘，采用中粗砂回填，勘察报告揭示场地地层主要为回填砂、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、细砂中砂互层、砾砂圆砾互层等。根据设计要求，必须对地基进行处理。处理目的是将上部素填土进行夯实，建筑物基础拟放在上部素填土上，以减少基础埋深，降低工程造价。
（4）8.96~15.46
m，细砂中砂互层，湿~饱和，稍密，N=6~13，N标=7，fak=110kpa，E0=6.0Mpa。
由于上部素填的砂性土极松散，力学性质差（fak=55kpa），且层厚较大，经技术经济比较后，最终采用新型柱锤强夯（置换）法进行地基处理。
（2）粉质粘土，层厚0.8~4.9m，稍湿，可塑状，中等压缩性，fak=140kpa，Es=6.3Mpa；
（3）淤泥质粉质粘土，饱和，流塑状，高压缩性，个别孔分布，N=4，fak=70kpa，Es=2.5Mpa；
6.1-6.4
标贯击数 17 15 16 16 19 18
标贯击数平均值 21
临界值Ncr 5.85 6.03 6.69 7.35 7.77 8.55
对于可液化地基，目前处理的方法主要有换填法、砂石桩、普通强夯法和强夯置换法处理或采用混凝土桩等。换填法可彻底改善地基土的特性，完全消除液化，但其只适用于分布于地表厚度小于3m且规模较小的可液化土地基处治；砂石桩对深层地基加固及固结排水良好的场地比较适用，但桩间土体性能无法得到较大改善；普通强夯法和强夯置换法对面积较大的浅层液化地基加固效果明显，但也存在加固深度有限的问题；对于桩基础，尽管其桩端至于稳定的非液化岩土层上，但由于桩周存在液化土，单桩的侧摩阻力要大幅降低，同时由于单桩的承载力较大，单体建筑所需的桩数不会很多，故假想的置换率很低，其对桩周土挤密效果甚微。
对非饱和土，在巨大的冲击能作用下，土体的孔隙体积减小，土层被挤密压实；对饱和土，强大的夯击能使砂土或粉土产生振动液化，土体超孔隙水压力随时间增长，由土裂隙或墩体形成的排水通道，孔隙水压力逐渐消散，土体即被压密。不管饱和土还是非饱和土，在经过新型柱锤巨大冲击能作用后，土体颗粒排列后重组，土体的物理、力学性能得到了较大的改善，含水量降低，天然容重增大，孔隙比减小，密实度提高，现场标准贯入试验锤数明显增大。按照现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2001中给出的指标值——临界标准贯入击数来对砂土、粉土等地基土液化判断是否可达到消除液化的目的。
由于建筑物依附在地球表面，建筑物受地震破坏的方式主要受地震波的传播方式影响。简单地说建筑物破坏有三种方式：上下颠簸、水平摇摆、左右扭转。多数时候，还是三种方式的复合作用。地震波传播方式有纵波、横波、面波。
纵波使建筑物上下颠簸，力量非常大，建筑物来不及跟着运动，使底层柱子和墙突然增加很大的动荷载，叠加建筑物上部的自重压力，若超出底层柱、墙的承载能力，柱、墙就会垮掉。底层垮掉后，上面几层建筑的重量就像锤子砸下来一样，又使第二层压坏，发生连续倒塌，整个建筑直接“坐”下来，原来的第三层瞬间变为“第一层”。面波使建筑物水平摇摆，相当于对建筑物沿水平方向施加了一个来回反复的作用力，若底部柱、墙的强度或变形能力不够，就会使整栋建筑物向同一方向歪斜或倾倒，在震区常常看到这种现象。第三种作用是扭转。引起扭转的原因是有的地震波本身就是打着“旋儿”过来的，也有的情况是因为面波到达建筑物两端早晚的时间差引起的。这种情况引起建筑物扭动。建筑物一般抗扭能力较差，很容易扭坏。
三、处理后地基土的检测
该场地经处理后，采用静载荷试验及原位测试相结合进行检测。静载荷试验得复合地基各检测点承载力特征值fak≥200kpa。现场钻孔进行原位标准贯入试验，试验结果如下：
（1）素填土，层厚2.8~6.5m，稍湿，中密状，局部密实状态，主要成分为新近回填的中粗砂，N=14~25，N标=21，fak=200kpa，Es=18Mpa；
（4）细砂中砂互层，很湿~饱和，稍密，N=9.5~13.2，N标=10，fak=110kpa，E0=6.0Mpa。
素填砂土经强夯置换处理后，从原位标贯测试显示：原来松散状态变为中密，局部密实状态，承载力得到较大的提高，但下部的粉质粘土、淤泥质粉质粘土、细砂中砂互层由于埋深较大，夯击能影响较小，加之检测时间间隔较短等因素，力学、物理性能改善甚微。
——浅议新型柱锤强夯（置换）法对液化地基土的处理
随着现代城市建设的迅速发展，地域版图的不断扩大，越来越多的建筑物不得不建在城市边缘原水塘、湖泊、河漫滩、山沟及低洼填土区域，出于时间、经济的考虑，大部份的水塘、湖泊等均是采用砂性土或粉土来进行回填的，国外学者Youd和Perkins的研究结果表明：饱和松散的砂性土或粉土差不多总会液化，而全新世的无粘性土沉积层对液化也是很敏感的，这些结论在1978年日本的两次大地震及1977年罗马尼亚地震液化现象所证实。这样就必然带来另外一个问题：回填土的地基处理，它包含二个方面——地基强度和抗液化。
新型柱锤强夯（置换）首先是采用一种特制的柱形锤（锤径0.8～1.4m，锤高1.5～2.5m，锤重8～15T）提高至5～15
m，再自由下落，以巨大的冲击能反复夯击地基土，
从而达到对深层地基土进行加固；接下来再采用中等直径（锤径1.8～2.2m）的强夯锤，提至一定高度后自由下落，以大的冲击能反复的夯击——回填——夯击，最终使中层地基土得以密实；最后则是采用一种直径较大（锤径2.2～2.8m）的扁锤，按照锤印搭接约30%的方法对整个场地进行满夯，形成一个相对硬壳层，使浅层地基土得以密实。
标准贯入锤击数基准值N0 6.0
1.初步判定未经处理的原状土的地基土液化性(其中du=0, dw=1.0, do=7.0,