砂土液化形成原因及治理措施.pdf

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 砂土液化形成原因及治理措施 砂土液化形成原因及治理措施 陈震 贵州省公路局养路处 摘要阐述砂土液化的成因 , 识别 , 危害及防治 。 关键词沙土液化原理防治措施 我国相当部分地区处在地震带上 , 地震是砂土液化形成的主要因素 , 是工程杭震设计的重要依据之 一 。 作为公路桥梁建设者和管理者 , 更应该对砂土液化的成因及识别方法 、危 害形式有更深层次的理论 认识 , 只有这样 , 才能在实际工作中有效地遏制其对工程产生的危害 , 特别是对地震灾后重建具有重要 意义 。 砂土液化原理 砂土液化是指饱和砂土在动力荷载作用下表现出类似液体性状而完全失去承载能力的物理现象 。 地震 、机器振动、打桩以及爆破等都可能引起饱和松性砂的液化, 其形成原因是饱和砂土在动力荷载的 作用下趋于密实 , 而细砂 、粉砂的透水性并不大, 孔隙水在一定时间内来不及排出 , 从而导致孔隙水压力 上升 , 有效应力减少 , 根据有效应力原理 , 饱和土抗剪强度可表达为 ,一 小 ‘ 二 。 中 ‘ 当有效应力 。二 , 没有豁聚力的砂土的强度就全部丧失 , 处于没有抵抗外荷载能力的悬浮状态 , 从 而产生了砂土液化 。 饱和砂土液化的识别 根据实际观察 , 不是所有的饱和性砂土在受到地震等外来动荷载时都会产生液化现象 , 因此我们要 对砂土是否液化进行识别 , 目前 , 主要方法是进行现场试验 , 我国工业与民用建筑抗震设计规范规定 , 以临界标准贯人击数 ’ 作为判识标准 。 根据砂层的埋藏深度和地下水位 , 按下式计算 ‘ ’ 二 ’ 一一一 〕 上式中 ,’ 一基本临界标贯击数 , 即在 , 条件下的临界标准贯击数 , 当设计烈度为 度时 ,‘ 取当设计烈度为度时取度时取 一饱和砂层埋藏深度 地下水位 从上式中可看出 , 对某深度处进行现场试验 , 如果此处的标贯击数小于 ’ 时 , 则认为该处的饱 和砂土发生振动液化 , 反之 , 大于 ‘ 时 , 则认为该处饱和砂土未发生振动液化 。 示例 某厂房地基地面以下 一 系一层细砂 , 地下水位埋深 , 标准贯人试验平均击数 , 试以临 界标准贯人击数法判断该土地中点在发生度烈度的地震时是否发生液化 根据公式 ‘’ 一一一 可知式中 ‘ 二 , 二 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 开拓进取再创辉煌 贵州省公路学会年技术交流论文集 当深度时 ,‘ 二 不发生液化 当深度 二 时 ,’ 二二 不发生液化 当深度时 , ’ 二二 不发生液化 当深度时 ,’ 二二 不发生液化 当深度时 ,’ 二二 发生液化 当深度 二 时 , ’ 二 发生液化 砂土液化造成的危害形式 喷砂冒水 地震时在砂土层中产生很高的孔隙水压力 , 在覆盖层薄弱的地方以及地震时形成的裂缝中喷出砂 、 水混合物 , 喷出物将会阻塞渠道 、毁坏农 田等 , 而且持续时间较长 。 震动陷落 由于液化时喷砂冒水带走大量砂土 , 从而使地基产生不均匀沉降 , 使地面建筑构造物产生倾斜 、开 裂甚至垮塌 , 例如四川汉川地震 , 有相当部分的建筑物产生了不同程度的沉陷 、倾斜、垮塌, 道路 、桥梁受 到严重损坏 , 就是砂土液化后地基不稳造成的 。据资料记载, 年日本新渴地震时 , 卡车和混凝土结构 物沉人土中 , 年唐山地震时 , 天津某农场高左右的砖砌水塔 , 因其西北角处地基土喷砂冒水 , 水塔整体向西北倾斜 。 滑坡 由于液化使土体失去抗剪强度 , 使土坡失稳并沿着液化层滑动 , 从而形成大面积的滑坡 。 据资料记 载 , 年美国加州 。 坝在地震中发生上游坝坡大滑动 , 经研究证明是因为在地震振动即将 结束时 , 在靠近坝底和勃土心墙上游面处的广阔区域内砂土发生液化的缘故 。 , 地基失稳 建筑物地基砂土层因液化失去承载能力 , 从而使地基整体失稳而破坏 。 据资料记载 , 年 , 日本新 渴地震时 , 有一座公寓因地基砂土层液化失稳 , 而陷人土中并以的倾斜度倾倒 。 防治砂土液化的措施 一般砂土液化处理应遵循的原则是 当液化砂土层范围不广或较浅时 , 可采取挖除换填或避开液化层的措施 当液化砂土层范围较广较深时 , 采取加固砂土液化层的措施 。 目前常用的加固方法有 。 加密法 加密是增加砂土层密度 , 可用夯扩挤密碎石桩 、强夯法、振浮法等。 下面 , 介绍一下夯扩桩的施工方 法 。 等能量 、等变形夯扩挤密碎石桩是利用重锤 冲击成孔 , 在成孔的同时 , 使桩端及桩身周围土体得到 第一次挤密 成孔至设计标高后在孔中分层填人碎石每次填人今 , 提升重锤到一定高度 , 令 其自由落体 , 夯击碎石到松散的软土地基 , 使桩端及周围的土体得到第二次挤密 。 依次填人碎石 , 夯击碎 石 , 直至夯填至设计标高 。 在施工过程中通过控制填料夯击后的贯人度 , 了解桩周土体的密实程度 , 在相 同能量夯击下控制相同的贯人变形 , 可将桩周土体改变为物理力学性能指标稳定的加固土体 , 从而使土 体产生根本性变化 。 利用此施工法可有效挤密加固桩周及桩底土层 , 使松散的土体更加密实 , 对砂性土 的挤密效果尤其显著 , 可有效消除松散砂土的液化现象 , 改善土的物理力学指标 , 提高地基土的承载能 力和压缩模量 , 减少地基土的压缩变形 。 施工要点 ①施工前应进行现场工艺性试桩 , 数量不小于根 , 以确定成孔工艺 、填料量 等施工参 数②重锤夯击成孔至设计标高后在孔中分层填人碎石 , 每次填料量为 一 , ③每次填料夯击实 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 砂土液化形成原因及治理措施 测单击贯人度不大于重锤落距为 , 孔口以下采用小落距 , 以免地面隆起不超过为宜 。 ④采用单桩复合地基静载荷试验进行地基承载力检验 , 采用标准贯人试验检测桩间土液化消除效果 。 围封 围封是指用板桩 , 把所有可能液化的范围包围 。 桩基 桩基法是将建筑物支承在桩基础上 , 桩必须穿透液化的砂层 , 支承在密实且不液化的土层上 。 实践证明 , 这些方法措施在砂土液化的处制中具有较强的可操作性和实用性 , 同时在实际的防治措 施中 , 我们应针对不同的情况采取相应的措施 , 以达到较好的防治效果 。