基本介紹
- 中文名：液化性破壞
- 外文名：Failure liquefaction
- 學科：土力學
- 形式：噴砂冒水、地下輕型結構上浮
- 原因：有效應力趨於零
- 因素：土的組成、相對密度
簡介,土體液化與土體破壞的區別,防止土體發生液化破壞的有效措施,
簡介
當土受到剪下應力時，其相互之間的有效應力趨於零，稱為土液化。有效應力指的是土壤顆粒之間的摩擦力。土體發生液化時的物理力學現象及其解釋。主要可區分為結構崩解型和循環活動性型兩類。一般通過室內模擬試驗進行研究，對於不同機理的液化，在工程上應採取不同的對策。液化性破壞簡單來說是指土體液化所造成的建築物破壞，與土的動力特性有關，土的動力特性又具有其本身的特點。它主要受以下兩種因素：載入速率的影響，地震作用為短時荷載，土的性質和長期載入相比，有所變化；循環載入的影響，在地震等循環荷載作用下，土的強度也將發生變化，飽和砂土由於地震作用可導致孔隙水壓力上升，而使抗剪強度降低，飽和松砂甚至可能發生液化破壞。軟弱粘土由於地震產生的循環剪下作用可使強度降低。循環荷載作用對土產生的影響和振動次數有關，一般稱為振動效應。
土體液化與土體破壞的區別
土體液化不等於土體破壞。土體液化是指土體在地震等震動作用下，原來自身所具有的剪下剛度和抗剪剛度消失，由固體變為液體的現象。由於抗剪強度趨於零，則粘聚力趨於零，而內摩擦角一般不為零，故有效應力趨於零，即孔隙水壓力增大到總應力，孔隙水壓力的升高是引起土體液化的一個重要原因。另外，考慮粘性土的粘聚力一般不為零，所以大多情況下我們的研究對象是飽和無粘性土，如砂土和粘聚力很小的弱粘性土。當然，粘性土亦存在液化的可能。但是在實際工程中由於粘性土液化需要較長時間的荷載作用， 因此在地震荷載作用下粘性土液化很少發生。土體破壞一般為失穩破壞，即極限平衡問題。但有些時候還要考慮其他方面，如過大的變形與裂縫，儘管沒有發生失穩，但也認定為破壞，類似於建築工程中的正常使用極限狀態。在有些情況下，即使土體發生了液化，但由於時間短，土體產生一定的損傷，但並沒有發生危害工程安全的明顯跡象，沒有發生破壞。例如砂土在受到震動時反而會變得更加緊密。因此，在考慮破壞的時候，引入容許變形量的概念，包括裂縫，不均勻沉降等， 只有當損傷變形量超過一定變形值，才視為破壞。區分了液化與破壞兩個不同的概念，就明白了土體液化不等同於土體破壞，而我們則更關心土體因液化而造成的破壞。無粘性土主要指砂土，最容易發生土體液化而導致土體破壞它的常見破壞形式有砂沸與流滑。兩種砂沸就是主要在挖地基時，由於孔隙水壓力的不斷升高，當達到或超過上覆壓力時，就會發生上浮或沸騰，也即冒砂。發生的主要原因是動水壓力的升高，水就是罪魁禍首，也即工程中經常說的治砂先治水。流滑是指飽和土體在受到一次性輕微擾動引起孔隙水壓力持續上升而導致的破壞。實際工程中，是指飽和松砂或靈敏度粘土在受剪下作用下呈現不可逆的體積壓縮，在不排水條件下引起孔隙水壓力增大和有效應力減少，最終導致土體完全液化。流滑產生的土體變形較大，一般都超過土體的容許變形，應視為破壞。
防止土體發生液化破壞的有效措施
當地震引起土體液化而破壞大量出現後，土體液化引起了岩土工程界的普遍關注， 並同時出現了多種處理方法：如換土與加密，採用樁基，加入固化劑，設定地下牆和碎石樁等。碎石樁的加固方法。該方法具有無可比擬的優點：加固效果好，成本低，施工方便，而且在實際工程中已得到廣泛使用，並且這種加固技術在地震中得到檢驗，證明是非常有效的。碎石樁又稱為粗顆粒土樁，是指用振動，衝擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔，再將礫石、卵石或碎石等壓入已成的孔中，形成大直徑的，由碎石等所構成的密實樁體我國常用的抗液化碎石樁施工技術主要有振沖法和乾振法。碎石樁抗液化機理：首先振沖碎石樁在成孔和擠密碎石過程中，將土體擠得密實，從而提高了地基的抗剪強度和抗液化性能;其次，碎石樁是以透水性好的碎石構築，可改善排水條件，因此在地震期加速孔隙水壓力消散，使孔壓消散與增長同時發生，降低由於循環荷載作用而產生的超孔隙水壓力，防止地基液化提高地基抗液化能力；最後，碎石樁複合地基中樁體的剛度遠大於樁間天然土體，因此在地震作用時，地震剪應力在相對剛度較大的碎石樁上產生地震剪應力的集中，因而減小了作用在樁間上的剪應力，從而起到了減震的作用。但是，就我國碎石樁複合地基的抗液化設計方法仍然具有一定的盲目性，僅考慮加密作用，過於保守，仍需進一步研究。總之，土體液化而導致破壞理論以及抗液化因素與措施在實際工程中顯得越來越重要。
