《建筑结构抗震》课程教学资源（PPT课件）第二章 场地、地基和基础 2.3 地基土液化及其防治

第四讲口2.3地基土液化及其防治

 2.3 地基土液化及其防治 第 四 讲

S2.3地基土液化及其防治2.3.1地基土液化及其危害定义：砂土液化（地基土液化）饱和松散的砂士或粉士（不含黄士），地震时易发生液化现象，地基承载力丧失或减弱，其至喷水冒砂，这种现象一般称为砂士液化或地基王液化。1964年美国Aiaska和日本新地震中大量出现唐山地震时，严重液化地区喷水高度可达8米，厂房沉降可达1米。天津地震时，海河故道及新近沉积土地区有近3000个喷水冒砂口成群出现，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可达5立方来。有时地面运动停止后，喷水现象可持续30分钟。液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水

§2.3 地基土液化及其防治 饱和松散的砂土或粉土（不含黄土），地震时易发生液化现象，地基承 载力丧失或减弱，甚至喷水冒砂，这种现象一般称为砂土液化或地基 土液化。1964年美国Alaska和日本新澙地震中大量出现。 2.3.1 地基土液化及其危害 定义：砂土液化（地基土液化） 液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水 唐山地震时，严重液化地 区喷水高度可达8米，厂房沉 降可达1米。 天津地震时，海河故道 及新近沉积土地区有近3000 个喷水冒砂口成群出现，一 般冒砂量0.1-1立方米，最多 可达5立方米。有时地面运动 停止后，喷水现象可持续30 分钟

砂土液化机理地震饱和砂士、粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移S颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压颗粒结构趋于压密孔隙水压力急剧增加孔隙水压力=土颗粒所受到的总的正压应力土颗粒处于悬浮状态土粒之间因摩擦产生的抗剪能力消失形成液化现象>土的抗剪强度t-=otgp=(o-u)tgd砂土内摩擦力t,=otgp+c=-(o-u)tgp+c粘性土粘聚力内摩擦力

砂土液化机理 地震 饱和砂土、粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移 颗粒结构趋于压密 颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压 孔隙水压力急剧增加 孔隙水压力 = 土颗粒所受到的总的正压应力 土粒之间因摩擦产生的抗剪能力消失 土颗粒处于悬浮状态 形成液化现象 ➢ 土的抗剪强度 粘性土 t f = σtg = ( − )t g 砂土 内摩擦力 t f =t g + c = ( − )t g + c 内摩擦 力 粘聚力

砂土液化的危害（图）南投埔里镇民富一街路面因土壤液化而导致开裂及下陷彰化县社头乡三幢三层楼透天住宅中间一幢有地下室，前后二幢皆无液化使前后两幢相对下沉40~70cm图发生时间为1999年9月21日凌晨1时47分，位于台湾南投县集集镇发生里氏规模达7.3级的大地震

彰化县社头乡三幢三层楼透天住宅， 中间一幢有地下室，前后二幢皆无， 液化使前后两幢相对下沉40～70cm 南投埔里镇民富一街路面因土 壤液化而导致开裂及下陷 砂土液化的危害(图) 图 发生时间为1999年9月21日凌晨1时47分，位于台 湾南投县集集镇发生里氏规模达7.3级的大地震

砂土液化的危害（图）南投市公所社会科办公大楼前液化喷沙现象之大草坪产生士壤液化情形图发生时间为1999年9月21日凌晨1时47分，位于台湾南投县集集镇发生里氏规模达7.3级的大地震

南投市公所社会科办公大楼前 之大草坪产生土壤液化情形 砂土液化的危害(图) 液化喷沙现象 图 发生时间为1999年9月21日凌晨1时47分，位于台 湾南投县集集镇发生里氏规模达7.3级的大地震

1964年，美国阿拉斯加地震和日本新地震中的场地严重破坏引起了人们对场地地基抗震问题的普遍关切，大量研究促成了地1964.日本新激地震.M7.5震工程地质学的建立。60年代中期，我国学者作出了按场地条件调整反应谱这具有独创性工作。1964.美国阿拉斯加，M8.6

1964年，美国 阿拉斯加地震和 日本新潟地震中 的场地严重破坏 引起了人们对场 地地基抗震问题 的普遍关切，大 量研究促成了地 震工程地质学的 建 立 。 60 年 代 中 期，我国学者作 出了按场地条件 调整反应谱这一 具有独创性工 作。 1964,日本新潟地震,M7.5 1964,美国阿拉斯加,M8.6

1995.日本阪神地震.M7.21999,Izmit,Turkey,7.4

1995,日本阪神地震,M7.2 1999, Izmit，Turkey, 7.4

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1977 Caucete, Argentina M7.4 1983Nihonkai Japan,M7.7

彰化县社头乡，三幢三层楼透天住宅员林镇屋内土壤液化喷沙情形中间一幢有地下室，前后二幢皆无，液化使前后两幢相对下沉40～70cm301999921Taiwan Ouake.M7.6199910m18液化喷沙现象台中港码头因土壤液化导致下陷开裂

员林镇屋内土壤液化喷沙情形 台中港码头因土壤液化导致下陷开裂 彰化县社头乡，三幢三层楼透天住宅， 中间一幢有地下室，前后二幢皆无，液 化使前后两幢相对下沉40～70cm 1999 921 Taiwan Quake, M7.6 液化喷沙现象

()影响场地液化的主要因素oc)tg土层的地质年代地质年代的新老表示土层沉积时间的长短。较老的沉积土经长期固结作用及历次大震的影响，使土的密实程度增大外，还往往具有一定的胶结紧密结构，因此地质年代越久远的土层的固结度、密实度和结构性也就越好，抵抗液化能力越强。宏观震害调查表明，在我国和国外的的历次大地震中，尚未发现地质年代第四晚更新世（Q3）及以前的土层发生过液化现象。土中粘粒含量粘粒（直径小于0.005mm的颗粒）含量越高，粘性越大，则土越不容易液化，当粉土中粘粒含量超过某一限值时，粉土就不会液化。因为粘性帮助土粒维持稳定，土的粘聚力增大，从而抵抗液化能力增加。实践中遇到的液化王多为砂王、粉王等无粘性或粘性很弱的士，几乎见不到粘性土的液化报道：土的渗透性渗透性大的土，排水速度快，因而不易液化因而砾砂、碎石不易液化细砂比粗砂易液化（细砂透水性差，排水困难易液化）：颗粒均匀的易液化

（三）影响场地液化的主要因素 土层的地质年代—— 地质年代的新老表示土层沉积时间的长短。较老的沉积土经长期固结作 用及历次大震的影响，使土的密实程度增大外，还往往具有一定的胶结 紧密结构，因此地质年代越久远的土层的固结度、密实度和结构性也就 越好，抵抗液化能力越强。宏观震害调查表明，在我国和国外的的历次 大地震中，尚未发现地质年代第四晚更新世（Q3）及以前的土层发生过 液化现象。 土中粘粒含量—— 粘粒（直径小于0.005mm的颗粒）含量越高，粘性越大，则土越不容易 液化，当粉土中粘粒含量超过某一限值时，粉土就不会液化。因为粘性 帮助土粒维持稳定，土的粘聚力增大，从而抵抗液化能力增加。实践中 遇到的液化土多为砂土、粉土等无粘性或粘性很弱的土，几乎见不到粘 性土的液化报道； 土的渗透性—— 渗透性大的土，排水速度快，因而不易液化因而砾砂、碎石不易液化， 细砂比粗砂易液化（细砂透水性差，排水困难易液化）；颗粒均匀的易 液化。 s = ( )tg