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1、地震砂土液化探究現(xiàn)狀和展望 摘要：總結(jié)地震作用下飽和砂土的液化機理、影響因素，歸納和評述了國內(nèi)外砂土液化的判別方法和研究現(xiàn)狀，并提出砂土液化的研究趨勢及值得關(guān)注的問題，為今后砂土液化的研究和治理提供的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：地震作用，砂土液化，液化機理，判別方法中圖分類號：TU411文獻識別碼：A基金項目（IS201356135）ResearchStatusandExpectationofSeismicLiquefactiononSandSoilsHUQing（1.KeyLaboratoryofEarthquakeGeodesy,Insti
2、tuteofSeismology,CEA,Wuhan,430071,China2.WuhanInstituteofEarthquakeEngineering,Wuhan,430071,China）Abstract：Inthispaper,theadvancesinseismicliquefactionresearchonsandsoilsarereviewed.Thisstudyinvolvesthemechanismofliquefaction,theinfluencefactorsofliquefactionandthecriter
3、iaofliquefaction.ThentheAuthorproposesliquefactionresearchtrendsandnotableissues,in9ordertoprovidetheoreticalbasisforthefutureresearchandgovernance.Keywords：seismicaction,liquefactiononsandsoil,mechanismofliquefaction,criteria液化是地基基礎(chǔ)震害的重要原因之一。砂土液化現(xiàn)象作為地震災(zāi)害的一種主要形式，常常會引起建筑物
4、基礎(chǔ)的不均勻沉降及結(jié)構(gòu)的破壞，造成嚴(yán)重災(zāi)害和人員傷亡。近幾十年來國內(nèi)大震（1975年海城地震、1976年唐山地震、1999年臺灣集集地震[1]、2008汶川地震等）都發(fā)生了嚴(yán)重的液化破壞，大規(guī)模的液化造成無數(shù)建筑物、橋梁、道路與管線等的嚴(yán)重損壞，引起了工程界對土壤液化的高度重視，并在液化研究領(lǐng)域取得豐碩的成果。合理判別場地砂土液化情況，對于建筑場地的選擇及液化防護措施的選取至關(guān)重要。1砂土液化機理及影響因素1.1砂土液化的定義砂土液化明確的定義最早由美國土木工程師協(xié)會巖土工程分部土動力學(xué)委員會（1978年）[2]提出，其對“液化”的定義
5、為，“液化是任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的行為或過程”。日本土力學(xué)與基礎(chǔ)工程學(xué)會（1985）給出的液化定義是，“飽和砂土由于孔隙壓力的升高而引起剪切強度喪失和有效應(yīng)力降低，這種狀態(tài)稱為液化”9。汪聞韶給無粘性土液化的定義是，“物質(zhì)從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為液體狀態(tài)的行為和過程”。土體液化主要在飽和無粘性土或稍具粘性的土中發(fā)生。在不排水條件下，在重復(fù)或單方向的荷載作用下，其超孔隙水壓力增加，有效應(yīng)力減小，抗剪強度降低甚至消失，由固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)。1.2砂土液化機理一般認為可液化土層在遭受地震等震動載荷的反復(fù)作用后，松散的土體顆粒將重新排列，振動密實，同
6、時引起土體內(nèi)孔隙水壓力不斷的累積增大，使土體的有效應(yīng)力降低，當(dāng)超靜孔隙水壓力增大到與上覆非液化土層壓力相等時，土的抗剪強度就完全喪失，發(fā)生液化。目前，砂土液化的典型機理主要有三種：砂沸(soilliquefaction)：砂沸是當(dāng)飽和砂沉積體中的孔隙水壓力，由于地下水頭變化而上升到等于或超過它的上覆壓力時，該飽和砂沉積體就會發(fā)生上浮或“沸騰”現(xiàn)象，并且全部喪失承載能力，這個過程與砂的密實程度和體積應(yīng)變無關(guān)，而是滲透壓力引起的液化。流滑（flowslide）：流滑是飽和松砂的顆粒骨架在單程剪切作用下，呈現(xiàn)出不可逆的體積壓縮，在不排水條件下
7、，引起孔隙水壓增大和有效應(yīng)力減小，最后導(dǎo)致“無限度”的流動變形，主要發(fā)生在疏松而排水不暢的飽和無粘性土中。（3）循環(huán)活動性(cyclic9mobility)：循環(huán)活動性主要曾被發(fā)現(xiàn)于相對密度較大（中密以上到緊密）的飽和無粘性土的固結(jié)不排水循環(huán)三軸或循環(huán)單剪切和循環(huán)扭剪試驗中。它主要與試件在循環(huán)作用中的剪縮和剪脹交替變化有關(guān)，從而形成了間歇性瞬態(tài)液化和有限度斷續(xù)變形的格局。最近研究表明：土體液化破壞是漸進發(fā)生，即當(dāng)土體內(nèi)部局部區(qū)域發(fā)生液化時，抗剪強度迅速下降，故應(yīng)力發(fā)生重分布，隨后附近區(qū)域也發(fā)生液化，最終導(dǎo)致建筑物破壞。因此，上述液化機理
8、既有所差別，又相互聯(lián)系，在液化研究中需全面考慮。1.3砂土液化影響因素土在地震作用下是否液化，主要與土的性質(zhì)、地震前的應(yīng)力狀況、震動的特性等因素有關(guān)。圖1總結(jié)了土體液化的已知因素。由圖可見，地基液化影響因素
