地震引起砂土液化(台中港14码头)
地震引起砂土液化(台中港1-4码头)
72地震时砂土液化机制 ■7.21振动液化 砂土受振动时,每个颗粒都受到其值等于振动 加翅度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。由 于颗粒间没有内聚力或内聚力很小,在惯性力周 期性反复作用下,各颗粒就都处于运动状态,它 们之间必然产生相互错动并调整其相互位置,以 便降低其总势能最终达到最稳定状态。如振动前 砂体处于紧密排列状态,经震动后砂粒的排列和 砂体的孔隙度不会有很大变化,如振动前砂土处 于疏松排列状态,则每个
◼ 7.2 地震时砂土液化机制 ◼ 7.2.1 振动液化 ◼ 砂土受振动时，每个颗粒都受到其值等于振动 加翅度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。由 于颗粒间没有内聚力或内聚力很小，在惯性力周 期性反复作用下，各颗粒就都处于运动状态，它 们之间必然产生相互错动并调整其相互位置，以 便降低其总势能最终达到最稳定状态。如振动前 砂体处于紧密排列状态，经震动后砂粒的排列和 砂体的孔隙度不会有很大变化，如振动前砂土处 于疏松排列状态，则每个
颗粒都具有比紧密排列高得多的势能,在振动加 速度的反复荷载作用下,必然逐步加密,以期最 终成为最稳定的紧密状态 如果砂土位于地下水位以上的包气带中,由于 空气可压缩又易于排出,通过气体的迅速排出立 即可以完成这种调整与变密过程,此时只有砂土 体积缩小而岀现的“覆陷”现象,不会液化。如 果砂土位于地下水位以下的饱水带,情况就完全 不同,此时要变密就必须排水。地层的振动频率 大约为1一2周期/秒,在这种急速变化的周期性 荷载作用下,伴随每一次振动周期产生的孔隙度 瞬时减小都要求排挤出一些水
◼ 颗粒都具有比紧密排列高得多的势能，在振动加 速度的反复荷载作用下，必然逐步加密，以期最 终成为最稳定的紧密状态。 ◼ 如果砂土位于地下水位以上的包气带中，由于 空气可压缩又易于排出，通过气体的迅速排出立 即可以完成这种调整与变密过程，此时只有砂土 体积缩小而出现的“覆陷”现象，不会液化。如 果砂土位于地下水位以下的饱水带，情况就完全 不同，此时要变密就必须排水。地层的振动频率 大约为1一2周期／秒，在这种急速变化的周期性 荷载作用下，伴随每一次振动周期产生的孔隙度 瞬时减小都要求排挤出一些水
如砂的渗透性不良,排水不通畅,则前一周期的 排水尚未完成,下一周期的孔隙度再减小又产生 了。应排除的水不能排出,而水又是不可压缩的, 所以孔隙水必然承受由孔隙度减小而产生的挤压 力,于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压 力( excess pore water pressure)。前一个周期的剩余 孔隙水压尚未消散,下一周期产生的新的剩余孔 隙水压力又迭加上来,故随振动持续时间的增长, 剩余孔隙水压会不断累积而增大。 已知饱水砂体的抗剪强度τ由下式确定 T=(On-pwtgap= Oo, tgop
◼ 如砂的渗透性不良，排水不通畅，则前一周期的 排水尚未完成，下一周期的孔隙度再减小又产生 了。应排除的水不能排出，而水又是不可压缩的， 所以孔隙水必然承受由孔隙度减小而产生的挤压 力，于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压 力(excess pore water pressure)。前一个周期的剩余 孔隙水压尚未消散，下一周期产生的新的剩余孔 隙水压力又迭加上来，故随振动持续时间的增长， 剩余孔隙水压会不断累积而增大。 ◼ 已知饱水砂体的抗剪强度τ由下式确定： τ＝（σn-pw)tgφ= σ0·tgφ
式中:p为孔隙水压;σ为有效正压力。在地震前 外力全部由砂骨架承担,此时孔隙水压力称中性 压力,只承担本身压力即静水压力。令此时的空 隙水压力为pw0,振动过程中的剩余空隙水压力为 ^pw,则振动前砂的抗剪强度为 t=(O-pwo)tgop 振动时:T=[-(p0+△pw)]tgφ(7-1) 随△p累积性增大,最终pw+^pw=σ,此时砂土 的抗剪强度降为零,完全不能承受外荷载而达到 液化状态
式中：pw为孔隙水压；σ0为有效正压力。在地震前 外力全部由砂骨架承担，此时孔隙水压力称中性 压力，只承担本身压力即静水压力。令此时的空 隙水压力为pw0，振动过程中的剩余空隙水压力为 △pw，则振动前砂的抗剪强度为： τ＝（σ-pw0）tgφ 振动时： τ＝[σ-（pw0+△pw）]tgφ（7－1） 随△pw累积性增大，最终pw0+△pw ＝σ，此时砂土 的抗剪强度降为零，完全不能承受外荷载而达到 液化状态