砂土液化

饱水的疏松粉呈现液态的现象
砂土液化(liquefaction of sand)是指饱水的粉土、砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象,由于孔隙水压力上升,有效应力减小所导致的砂土从固态到液态的变化现象。[1]
砂土液化的机理机制为:如果砂土中颗粒间存在摩擦阻力,砂土呈固体状态;如果砂土颗粒间的接触压力等于或趋近于零,摩擦阻力也等于或接近于零,砂土就呈液体状态。[3]砂土液化主要有三种类型:渗透压力引起的液化、单向加载或剪切引起的液化、往返加载或剪切引起的液化。影响砂土液化的因素很多,如砂土的地质成因和年代,颗粒的组成、大小、排列方式和形状以及疏密程度等。[3]防止砂土液化现象,可以利用高分辨率地质雷达、地震背景噪声成像技术、电法勘探等技术进行监测,再辅以传统的钻探、标贯测试与实验分析等,便可以准确有效地验证砂土液化层的存在与危害性等。在中国1966年的邢台地震,1975年的海城地震和1976年的唐山地震等几次大地震中,均出现了显著的砂土液化现象与灾害。[4]

相关定义

砂土液化是由于在外力或内力作用下,砂土颗粒间的接触压力和摩擦力丧失,导致砂土无法抵抗剪应力而发生的现象。液化后,孔隙水在超孔隙水压力的作用下自下向上运动。如果砂土层上部没有渗透性更差的覆盖层,地下水会大面积溢出地表;如果有渗透性更弱的粘性土层,超孔隙水压力超过盖层强度时,地下水会携带砂粒冲破盖层或沿盖层裂隙喷出地表,形成喷水冒砂现象。地震、爆炸、机械振动等都可以引起砂土液化现象,其中地震引起的范围广、危害性更大。[2]

机理机制