不良地質(zhì)現(xiàn)象及防治

土木工程地質(zhì)學(xué)

GeologyinCivilEngineering1最新版整理ppt6.1斜坡變形6.2崩塌6.3滑坡6.4泥石流6.5地面塌陷6.6地震與沙土液化不良地質(zhì)現(xiàn)象及防治2最新版整理ppt

6.1斜坡變形

6.1.1拉裂斜坡巖土體在局部拉應(yīng)力集中部位和張力帶內(nèi)行程張裂隙的變形形式成為拉裂。拉裂形成機(jī)制有三種類型：1、在坡面和坡頂張力帶中拉應(yīng)力集中形成拉裂；2.卸荷回彈或巖體初始應(yīng)力（地應(yīng)力）釋放產(chǎn)生拉裂；3.因蠕滑形成局部應(yīng)力集中產(chǎn)生拉裂。斜坡變形:由于應(yīng)力狀態(tài)的變化,當(dāng)局部應(yīng)力超過該部位巖土體的容許強(qiáng)度時(shí),引起局部剪切錯(cuò)動(dòng)、拉裂并出現(xiàn)小位移，但還未造成整體性的破壞。3最新版整理ppt6.1.2蠕滑斜坡巖土體迎軟弱面局部向臨空方向的緩慢剪切變形稱為蠕滑。蠕滑一般有三種形式：1.受最大剪應(yīng)力面控制的蠕滑，在均質(zhì)土坡中較為常見；2.受軟弱結(jié)構(gòu)面控制的蠕滑，在含有近水平或傾向坡外各種軟弱結(jié)構(gòu)面的巖坡常見；3.受軟弱基座控制的蠕滑和塑流。6.1.3彎曲傾倒由陡傾或直立板（片）狀巖體組成的斜坡，當(dāng)巖層與坡面平行時(shí)，在重力作用下發(fā)生向臨空方向彎曲、折裂并逐漸向內(nèi)發(fā)展，此重變形稱為彎曲傾倒。4最新版整理ppt

碎落——斜坡的表層巖石由于強(qiáng)烈風(fēng)化，沿斜坡表面發(fā)生經(jīng)常性的巖屑順坡滾落現(xiàn)象。

6.2崩塌5最新版整理ppt

落石——陡峻斜坡上個(gè)別、少量巖塊、碎石脫離坡體向下墜落的現(xiàn)象。

山崩——規(guī)模巨大的山區(qū)崩塌。6最新版整理ppt鹽池河崩塌7最新版整理ppt8最新版整理ppt崩塌的形成條件及影響因素二、崩塌產(chǎn)生的條件1.巖性條件：一般發(fā)生于厚層堅(jiān)硬巖體中，這類巖體常能形成高陡斜坡。2.地形地貌條件：一般發(fā)生于陡峻的斜坡地段，一般坡角大于45度，高度大于30米，坡面不平整，上陡下緩。3.構(gòu)造條件：在巖體中各種軟弱結(jié)構(gòu)面（節(jié)理、裂隙、巖層層面、斷層等）組合處易發(fā)生崩塌。4.氣候條件：晝夜溫差、季節(jié)變化促使巖石風(fēng)化。5.水文地質(zhì)條件：水的沖刷、溶解和軟化裂隙充填物軟弱面，水的滲透力。6.其它：地震及人類活動(dòng)中的爆破、開挖高邊坡破壞山體平衡。9最新版整理ppt地形地貌條件地形是引起崩塌的基本因素。斜坡坡度大于45°、高度超過30m的地段有利于發(fā)生崩塌。10最新版整理ppt軟、硬巖相間發(fā)生的崩塌巖性條件巖性對(duì)崩塌有明顯的控制作用。堅(jiān)硬脆性的巖石組成的高陡邊坡以及硬、軟巖相間構(gòu)成的邊坡較易發(fā)生崩塌。11最新版整理ppt層理、節(jié)理組合發(fā)生的崩塌地質(zhì)構(gòu)造條件巖體中各種不連續(xù)面的存在是產(chǎn)生崩塌的基本條件。當(dāng)各種不連續(xù)面的產(chǎn)狀和組合有利于崩塌時(shí)，就成為發(fā)生崩塌的決定性因素。12最新版整理ppt水的條件水是誘發(fā)崩塌的必要條件。氣候條件

高寒地區(qū)冰劈作用廣泛發(fā)育，干旱、半干旱氣候區(qū)日溫差及年溫差較大，這些地區(qū)物理風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石易破碎成碎塊，崩落極為盛行。13最新版整理ppt其它條件

主要是人為因素和振動(dòng)影響。如果在工程設(shè)計(jì)和施工中處理不當(dāng)，會(huì)促使崩塌的發(fā)生；地震、列車、爆破施工引起的振動(dòng)，也是誘發(fā)崩塌的因素。14最新版整理ppt崩塌的防治1.繞避為主對(duì)有可能發(fā)生大、中型崩塌的地段，有條件繞避時(shí)，有限繞避。2.防治結(jié)合對(duì)有可能發(fā)生小型崩塌或者落石的地段，應(yīng)視地形條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。3.科學(xué)施工避免使用不合理的高陡邊坡，避免大挖大切，維持山體平衡15最新版整理ppt對(duì)于落石和小型崩塌

(1)清除危巖；(2)支護(hù)加固；(3)攔擋工程。攔石網(wǎng)崩塌支護(hù)加固措施16最新版整理ppt對(duì)于大型崩塌，可采用棚洞或明洞等防護(hù)工程。

若各種方法均不能解決問題時(shí)，只能采取繞避方案：或?qū)⒕€路內(nèi)移作隧；或?qū)⒕€路改移到河對(duì)岸。防崩塌明洞17最新版整理ppt6.3.1滑坡及其形態(tài)特征6.3.2滑坡的形成條件及影響因素6.3.3滑坡分類6.3.4滑坡防治

6.3滑坡18最新版整理ppt滑坡及其形態(tài)特征滑坡——斜坡上的巖土體，在重力的作用下，沿著斜坡內(nèi)部一定的滑動(dòng)面（或滑動(dòng)帶）整體下滑，且水平位移大于垂直位移的坡體變形。19最新版整理ppt

2004年6月23日，湖南懷化沅陵的五強(qiáng)溪庫區(qū)重點(diǎn)移民區(qū)的北溶鄉(xiāng)花園、侯家灣、朱紅溪3個(gè)村發(fā)生山體滑坡。毀損的公路27棟房屋被沖毀20最新版整理ppt

2003年5月11日貴州省三穗縣平溪特大橋滑坡致使35人死亡，毀壞橋墩。21最新版整理ppt滑坡的形態(tài)特征22最新版整理ppt滑坡體——沿滑動(dòng)面向下滑動(dòng)的那部分巖土體?；瑒?dòng)面——滑坡體沿其下滑的面?；碌男螒B(tài)特征23最新版整理ppt滑動(dòng)面的形態(tài)24最新版整理ppt滑坡床——滑動(dòng)面下穩(wěn)定不動(dòng)的巖土體。滑坡周界——平面上滑坡體與周圍穩(wěn)定不動(dòng)的巖土體的分界線。滑坡的形態(tài)特征25最新版整理ppt滑坡壁——滑體后緣與母體脫開的分界面。平面上多呈圍椅狀?；碌男螒B(tài)特征26最新版整理ppt滑坡臺(tái)階——由于滑坡體上、下各段運(yùn)動(dòng)速度的差異，滑坡體斷開或沿不同滑面多次滑動(dòng)，在滑坡上構(gòu)成多級(jí)臺(tái)階。每一臺(tái)階由滑坡平臺(tái)及陡壁組成?；碌男螒B(tài)特征27最新版整理ppt滑坡舌——滑坡體前緣形如舌狀伸入溝塹或河道中的部分?；鹿那稹麦w前緣受阻，被擠壓鼓起成丘狀的部分?；碌男螒B(tài)特征28最新版整理ppt滑坡裂隙——滑坡體內(nèi)出現(xiàn)的裂隙。滑坡的形態(tài)特征29最新版整理ppt

2003年7月13日三峽庫區(qū)沙溪鎮(zhèn)發(fā)生千將坪滑坡，致使24人失蹤。新沙溪鎮(zhèn)30最新版整理ppt31最新版整理ppt滑坡壁滑坡周界32最新版整理ppt33最新版整理ppt滑坡常見的各種地貌、地物特征：滑坡體上房屋開裂甚至倒塌；滑坡周界處雙溝同源現(xiàn)象；滑坡體表面坡度比周圍未滑動(dòng)斜坡坡度變緩；滑坡體上的“醉林”、“馬刀樹”等現(xiàn)象。34最新版整理ppt5.1.2滑坡的形成條件及影響因素

滑坡的形成條件

影響滑坡形成和發(fā)展的因素35最新版整理ppt滑坡的形成條件必備條件滑動(dòng)面切割面臨空面36最新版整理ppt令k為穩(wěn)定系數(shù)顯然，k＞1時(shí)，斜坡穩(wěn)定；k=1時(shí)，斜坡處于極限平衡狀態(tài)；k＜1時(shí)，滑體下滑。力學(xué)條件抗滑力矩=滑動(dòng)力矩=Ｗ·a37最新版整理ppt影響滑坡形成和發(fā)展的因素地形地貌地層巖性地質(zhì)構(gòu)造地下水人為因素等由此，我們可以得出滑坡產(chǎn)生的力學(xué)條件是：在貫通的滑動(dòng)面上，總下滑力＞抗滑力。38最新版整理ppt地形地貌

斜坡的高度、坡度和形態(tài)影響著斜坡的穩(wěn)定性。高而陡峻的斜坡較不穩(wěn)定，因?yàn)榈匦紊系挠行R空面提供了滑動(dòng)的空間，是滑坡形成的重要條件。

地層巖性

沉積物和巖石是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。39最新版整理ppt

地質(zhì)構(gòu)造滑坡的產(chǎn)生與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系極為密切?；瑒?dòng)面常常是構(gòu)造軟弱面，如層面、斷層面、斷層破碎帶、節(jié)理面、不整合面等。另外，巖層的產(chǎn)狀也影響滑坡的發(fā)育。如果巖層向斜坡內(nèi)部?jī)A斜，斜坡比較穩(wěn)定；如果巖層的傾向和斜坡坡向相同，就有利于滑坡發(fā)育，特別是當(dāng)傾斜巖層中有含水層存在時(shí)，滑坡最易形成。40最新版整理ppt

地下水

絕大多數(shù)滑坡的發(fā)生發(fā)育都有地下水的參與。因?yàn)榈叵滤M(jìn)入滑動(dòng)體，到達(dá)滑動(dòng)面，會(huì)使滑動(dòng)體自重增大，使滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度降低，再加上對(duì)滑動(dòng)體的靜、動(dòng)水壓力，都成為誘發(fā)滑坡形成和發(fā)展的重要因素。41最新版整理ppt

人為因素及其它因素人工切坡，開挖渠道，露采礦坑等人類的工程活動(dòng)。如設(shè)計(jì)施工不當(dāng)，也可破壞斜坡平衡，引起滑坡。此外，地震、大爆破和各種機(jī)械震動(dòng)常誘發(fā)滑坡，因?yàn)榈孛嬲饎?dòng)不僅增加了土體下滑力，而且破壞了土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。42最新版整理ppt當(dāng)上述條件同時(shí)具備時(shí)，滑坡幾乎是難以避免的。一個(gè)突出的例子是：1983.3.7，在甘肅省東鄉(xiāng)縣灑勒山南坡第四紀(jì)黃土與下覆第三紀(jì)紅土層中發(fā)生了大型災(zāi)害性滑坡，使公路摧毀，河道堵塞，水庫淤積，附近4個(gè)生產(chǎn)隊(duì)的71戶被掩埋，220人死亡，三千多畝農(nóng)田被毀。43最新版整理ppt5.1.3滑坡分類按滑坡力學(xué)特征分類按滑動(dòng)面與地質(zhì)構(gòu)造特征分類44最新版整理ppt牽引式滑坡：滑體下部先失去平衡發(fā)生滑動(dòng)，逐漸向上發(fā)展，上部滑體受到牽引而跟隨滑動(dòng)。推動(dòng)式滑坡：滑體上部局部破壞，上部滑動(dòng)面局部貫通，擠壓下部滑體，最后整個(gè)滑體滑動(dòng)。按滑坡力學(xué)特征分類45最新版整理ppt均質(zhì)滑坡順層滑坡切層滑坡按滑動(dòng)面與地質(zhì)構(gòu)造特征分類46最新版整理ppt5.1.4滑坡防治應(yīng)當(dāng)是以防為主、整治為輔；查明影響因素，采取綜合整治方案；一次性根治，不留后患。防治原則47最新版整理ppt防治方法排水刷方減載修建支擋工程改善滑動(dòng)面或滑動(dòng)帶的巖土性質(zhì)48最新版整理ppt滑坡地表排水系統(tǒng)示意圖截水溝斷面構(gòu)造圖排除地表水:對(duì)滑坡體地表水要截流旁引，不使它流入滑坡內(nèi)。排水49最新版整理ppt支撐盲溝截水盲溝

排除地下水

其中水平排水設(shè)施有盲溝、盲洞、水平鉆孔。垂直排水設(shè)施有井、鉆孔等。50最新版整理ppt

刷方減載

對(duì)于頭重腳輕的滑坡、高而陡的斜坡，可將滑坡上部或斜坡上部的巖土體削去一部分，并將其堆放在坡腳處。51最新版整理ppt抗滑樁修建支擋工程錨固滑體擋土墻

支擋工程的作用主要是增加抗滑力，直到不再滑坡。52最新版整理ppt抗滑樁53最新版整理ppt改善滑動(dòng)面或滑動(dòng)帶的巖土性質(zhì)

土質(zhì)改良的目的在于提高巖土體的抗滑能力，主要用于土體性質(zhì)的改善。一般有電化學(xué)加固法、硅化法水泥膠結(jié)法、凍結(jié)法、焙燒法、石灰灌漿法及電滲排水法等。54最新版整理ppt6.4.1泥石流及其分布6.4.2泥石流形成條件6.4.3泥石流分類6.4.4泥石流地區(qū)道路位置選擇6.4.5泥石流的防治措施

6.4泥石流55最新版整理ppt泥石流及其分布

泥石流——含有大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)，突然爆發(fā)的，具有很大破壞力的特殊洪流。56最新版整理ppt57最新版整理ppt58最新版整理ppt泥石流的危害59最新版整理ppt

2004年7月，云南省德宏州盈江縣先后發(fā)生了兩次特大洪澇泥石流災(zāi)害，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。60最新版整理ppt5.3.2泥石流形成條件必備條件豐富的松散固體物質(zhì)陡峻的地形足夠的突發(fā)性水源61最新版整理ppt松散固體物質(zhì)（地質(zhì)條件）

在形成區(qū)內(nèi)有大量易于被水流侵蝕沖刷的疏松土石堆積物，是泥石流形成的最重要的條件。62最新版整理ppt地形條件典型的泥石流流域可劃分為形成區(qū)、流通區(qū)和沉積區(qū)三個(gè)區(qū)段。63最新版整理ppt

該區(qū)多為三面環(huán)山、一面出口的半圓形寬闊地段，周圍山坡陡峻，溝谷縱坡降可達(dá)30°以上。斜坡常被沖溝切割，且崩塌、滑坡發(fā)育；坡體光禿，無植被覆蓋，這樣的地形，有利于匯集周圍山坡上的水流的固體物質(zhì)。形成區(qū)又可分為匯水動(dòng)力區(qū)和物質(zhì)供給區(qū)。形成區(qū)64最新版整理ppt

該區(qū)多為狹窄而深切的峽谷或沖溝，谷壁陡峻而縱坡降較大，常出現(xiàn)陡坎和跌水，泥石流進(jìn)入本區(qū)后極具沖刷能力。流通區(qū)形似頸狀或喇叭狀。非典型的泥石流溝，可能沒有明顯的流通區(qū)。流通區(qū)65最新版整理ppt

一般位于山口外或山間盆地的邊緣，地形較平緩。泥石流至此速度急劇變小，最終堆積下來，形成扇形、錐狀堆積體，有的堆積區(qū)還直接為河漫灘或階地。沉積區(qū)66最新版整理ppt67最新版整理ppt68最新版整理ppt水源條件泥石流形成必須有強(qiáng)烈的地表徑流，地表徑流是暴發(fā)泥石流的動(dòng)力條件。人為因素人類工程活動(dòng)的不當(dāng)可促進(jìn)泥石流的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)活或加重其危害程度。69最新版整理ppt泥

流泥石流按所含固體物質(zhì)成分水石流泥石流分類70最新版整理ppt——溝谷型按地貌特征71最新版整理ppt——山坡型按地貌特征72最新版整理ppt粘性泥流粘性泥石流稀性泥流稀性泥石流水石流小型中型大型特大型按泥石流規(guī)模大小分類發(fā)育初期旺盛期間歇期

按泥石流發(fā)育階段分期按流體性質(zhì)分類73最新版整理ppt泥石流地區(qū)道路位置選擇

掌握泥石流的獨(dú)有特征和發(fā)生發(fā)展規(guī)律，選擇好線路的位置是防治泥石流的最有效措施。

一般來說，道路工程通過泥石流區(qū)，應(yīng)遵循以下原則：繞避處于發(fā)育旺盛期的特大型、大型泥石流或泥石流群，以及淤積嚴(yán)重的泥石流溝；遠(yuǎn)離泥石流堵河嚴(yán)重地段的河岸；線路高程應(yīng)考慮泥石流發(fā)展趨勢(shì)；峽谷河段以高橋大跨通過；寬谷河段，線路位置及高程應(yīng)根據(jù)主河床與泥石流溝淤積率、主河擺動(dòng)趨勢(shì)確定；線路跨越泥石流溝時(shí)，應(yīng)避開河床縱坡由陡變緩和平面上急彎部位；不宜壓縮溝床斷面，改溝并橋或溝中設(shè)墩；橋下應(yīng)留足凈空；嚴(yán)禁在泥石流扇上挖溝設(shè)橋或作路塹。74最新版整理ppt道路通過泥石流地區(qū)的具體位置，通常有五種方案可供比選道路通過泥石流區(qū)的方案75最新版整理ppt泥石流的防治措施對(duì)于大型的嚴(yán)重發(fā)育的泥石流地段，一般繞避為好。萬一無法繞避的，在調(diào)查泥石流活動(dòng)規(guī)律后，選擇有利位置，采用適宜的結(jié)構(gòu)物通過。攔擋工程排導(dǎo)工程水土保持76最新版整理ppt

攔擋工程

主要用于上游形成區(qū)的后緣，主要結(jié)構(gòu)物是各種形式的壩。其主要作用是攔泥滯流和護(hù)床固坡。谷坊群格柵壩77最新版整理ppt排導(dǎo)工程主要用于下游的洪積扇上，目的是防止泥石流漫流改道。減小沖刷和淤積的破壞以保護(hù)附近的居民點(diǎn)、工礦點(diǎn)和交通線路。排導(dǎo)工程主要包括排導(dǎo)溝、渡槽、急流槽、導(dǎo)流堤、排洪道等。78最新版整理ppt水土保持

水土保持是泥石流的治本措施。其措施包括平整山坡、植樹造林，保護(hù)植被等，維持較優(yōu)化的生態(tài)平衡。79最新版整理ppt

6.5地面塌陷地面塌陷是指地表巖、土體在自然或認(rèn)為因素作用下，向下陷落，并在地面行程塌陷坑洞的一種地質(zhì)現(xiàn)象。巖溶塌陷是指在可溶性巖石分布的淺覆蓋區(qū)，由于淺部巖溶發(fā)育，當(dāng)水文地質(zhì)條件改變時(shí)，在地下水的作用下，松散圖層的土顆粒發(fā)生運(yùn)移，而逐步形成隱伏土洞，并向地面發(fā)展，最終導(dǎo)致地面塌陷。80最新版整理ppt巖溶及其形態(tài)特征巖溶——指可溶性巖石受地表水和地下水以化學(xué)溶蝕為主，機(jī)械侵蝕和崩塌為輔的地質(zhì)營(yíng)力的綜合作用產(chǎn)生的各種現(xiàn)象的統(tǒng)稱，又稱喀斯特(karst)。巖溶發(fā)育在巖鹽類巖石硫酸鹽類巖石碳酸鹽類巖石81最新版整理ppt漓江兩岸如詩如畫的風(fēng)景82最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——溶溝83最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——石芽84最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——石林85最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——漏斗86最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——落水洞87最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——溶蝕洼地88最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——峰叢89最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——峰林90最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——孤峰91最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——溶洞92最新版整理ppt地下溶洞的形成過程93最新版整理ppt

該溶洞有上、中、下三層，每層相互連通。上洞、中洞屬同一水平溶洞系統(tǒng)，都很開闊，可容數(shù)百人；下洞中發(fā)育有近100m的地下河，沿地下河行舟可以直通地面。94最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——暗河95最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——天生橋96最新版整理ppt巖溶的形態(tài)特征——石林瀑布97最新版整理ppt98最新版整理ppt巖溶的形成條件及發(fā)育規(guī)律巖溶形成條件可溶性巖石巖石的裂隙性水的溶蝕能力巖溶水的運(yùn)動(dòng)與循環(huán)垂直循環(huán)帶季節(jié)循環(huán)帶水平循環(huán)帶深部循環(huán)帶99最新版整理ppt巖溶發(fā)育規(guī)律巖層產(chǎn)狀的影響地質(zhì)構(gòu)造的影響地殼運(yùn)動(dòng)的影響100最新版整理ppt土洞與潛蝕土洞是因地下水或者地表水流入地下土地內(nèi)，將顆粒間可溶成分溶濾，帶走細(xì)小顆粒，使土體被掏空成洞穴而形成。這種地質(zhì)作用的過程稱為潛蝕。101最新版整理ppt土洞的形成發(fā)育條件地區(qū)的地貌、土層、地質(zhì)構(gòu)造、水的活動(dòng)、巖溶發(fā)育、地表排水等。最主要的是要有可溶成分土洞的類型1.由地表水下滲發(fā)生機(jī)械潛蝕作用形成的土洞2.由巖溶水流潛蝕作用形成土洞102最新版整理ppt土洞的形成過程103最新版整理ppt巖溶與土洞的工程地質(zhì)問題溶蝕巖石的強(qiáng)度大為降低造成基巖面不均勻起伏漏斗對(duì)地面穩(wěn)定性的影響主要有104最新版整理ppt

挖填回填溶洞隧道拱頂溶洞回填105最新版整理ppt隧道邊墻下溶洞處理

跨蓋

采用梁式基礎(chǔ)或拱形結(jié)構(gòu)跨越溶洞、溝槽等，或用剛性大的平板基礎(chǔ)覆蓋溝槽、溶洞。106最新版整理ppt

灌注

對(duì)于埋深大，體積也大的溶洞，可通過鉆孔向洞內(nèi)灌入水泥砂漿或混凝土以堵塞洞穴。

排導(dǎo)

在查明水的來源情況、實(shí)地的地形、生產(chǎn)條件和場(chǎng)地情況的條件下，采用不同的排導(dǎo)方法，使水流改道疏干建筑地段；對(duì)洞穴或裂隙涌水可用粘土、漿砌片石或其它止水材料堵塞等。107最新版整理ppt

6.6地震與沙土液化地震的危害性歸納起來有以下四個(gè)方面：（1）地面下沉（2）地表塌陷（3）地基土承載力喪失（4）地面流滑108最新版整理ppt飽水砂土在地震，動(dòng)力荷載或其它外力作用下，受到強(qiáng)烈振動(dòng)而喪失抗剪強(qiáng)度，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，致使地基失效的作用或現(xiàn)象稱為砂土液化(sandliquefaetion)或振動(dòng)液化。地震導(dǎo)致砂土液化往往是區(qū)域性的，可使廣大地域內(nèi)的建筑物遭受毀壞109最新版整理ppt921集集大地震，員林、南投、大肚溪以及臺(tái)中港等地區(qū)，都有土壤液化的現(xiàn)象，導(dǎo)致地層下陷、噴砂，房屋倒塌、傾斜、破壞的情形。陷落的情形。110最新版整理ppt日本新瀉1964年地震時(shí)砂土液化影響。這些設(shè)計(jì)為抗震的建筑物傾斜而未受損壞。111最新版整理ppt加州沃森維爾附近的野外涌沙112最新版整理ppt唐山地造成的噴水冒砂區(qū)分布圖震113最新版整理ppt地震導(dǎo)致的砂土液化現(xiàn)象在飽水疏松砂層廣泛：分布的海濱，湖岸，沖積平原，以及河漫灘、低階地等地區(qū)尤為發(fā)育，使位于這些地區(qū)的城鎮(zhèn)，農(nóng)村、道路，橋梁、港口、農(nóng)田、水渠、房屋等工程經(jīng)濟(jì)設(shè)施深受其害。114最新版整理ppt(1)地面下沉飽水疏松砂土因振動(dòng)而趨于密實(shí)，地面隨之下沉，結(jié)果可使低平的濱海(湖)地帶居民生活受到影響，甚至無法生活。1964年阿拉斯加地震時(shí)，波特奇市因砂土液化地面下沉很多，每當(dāng)海水漲潮即受浸淹。迫使該市不得不遷址。唐山地震時(shí)，烈度為Ⅸ度的天津漢沽區(qū)富莊大范圍下沉，原來平坦的地面整體下沉達(dá)1.6-2.9m.115最新版整理ppt(2)地表塌陷地震時(shí)砂土中孔隙水壓力劇增，當(dāng)砂土出露地表或其上覆土層較薄時(shí)，即發(fā)生噴砂冒水，造成地下淘空，地表塌陷。如海城地震時(shí)，在震中以西的下遼河，盤錦地區(qū)大量噴砂冒水，一般開始于主震過后數(shù)分鐘，持續(xù)時(shí)間5—6小時(shí)甚至數(shù)日。噴出的砂水混合物高速3-5m，形成許多圓形、橢圓形陷坑，坑口直徑3—4m至7—8m，深數(shù)十厘米至數(shù)米。給交通和水利設(shè)施、農(nóng)田、房屋、地下管道和油井等造成嚴(yán)重?fù)p害。唐山地震時(shí)，自灤河口以西直至寧河一帶，數(shù)千平方公里范圍內(nèi)到處噴砂冒水，使十幾萬畝農(nóng)田被噴砂掩覆，十幾萬口機(jī)井淤塞，不少房屋和公路，鐵路橋墩毀壞。116最新版整理ppt(3)地基土承載力喪失持續(xù)的地震動(dòng)使砂土中孔涼水壓力上升，而導(dǎo)致土粒間有效應(yīng)力下降．當(dāng)有效應(yīng)力趨于零時(shí)，砂粒即處于懸浮狀態(tài)，喪失承載能力，引起地基整體失效。如1064年日本新瀉地震，由于地基失效使建筑物倒塌2130座，嚴(yán)重破壞6200座，輕微破壞達(dá)31000座。唐山地震時(shí)，唐山和天津地區(qū)的許多房屋、橋梁和鐵路路段也因地基失效而破壞。117最新版整理ppt(4)地面流滑斜坡上若有液化土層分布時(shí)，地震會(huì)導(dǎo)致液化流滑而使斜坡失穩(wěn)．1960年智利8.9級(jí)大震時(shí)，內(nèi)華湖附近圣佩德羅河上最大一個(gè)滑坡體的發(fā)生，是由于粘土層中含有大量粉砂土透鏡體的液化所致(圖3-2)．有時(shí)場(chǎng)地地面極緩甚至近于水平也發(fā)生滑移．如1971年美國圣費(fèi)爾南德地震滑移地段，地面坡度僅2度。唐山地震時(shí)，天津市河?xùn)|區(qū)柳林一帶的嚴(yán)重滑移，則為水平場(chǎng)地。118最新版整理ppt119最新版整理ppt120最新版整理ppt砂土液化在宏觀震害中的雙重作用，即產(chǎn)生液化的場(chǎng)地往往比同一震中距范圍內(nèi)未發(fā)生液化場(chǎng)地的宏觀烈度要低些。這是因地震剪切波在此層中受阻(流體不能傳遞剪力)，使傳至地面上的地震波相應(yīng)地衰減。121最新版整理ppt砂土地震液化問題，作為一種自然災(zāi)害現(xiàn)象進(jìn)行深入研究，從20世紀(jì)60年代才開始。1864年阿拉斯加和新瀉兩次地震所造成的嚴(yán)重破壞，均為砂土液化的緣故，故在美國，日本和其它一些國家的工程地質(zhì)界引起了很大的關(guān)注。122最新版整理ppt砂土地震液化的機(jī)理飽和砂土是砂和水的復(fù)合體系。砂土是一種散體物質(zhì)，它主要依靠顆粒間的摩擦力承受外力和維持本身的穩(wěn)定，而這種摩擦力主要取決于粒間的法向壓力。水是一種液體，它的突出力學(xué)特性是體積難于壓縮，能承受極大的法向壓力，他不能承受剪力。123最新版整理ppt泡和砂土由于孔隙水壓力Pw0作用，度將小于干砂的抗剪強(qiáng)度：σ0即為有效法向壓力。顯然σ0＞σ。在地震過程中，疏松的飽和砂土在地震動(dòng)引起約剪應(yīng)力反復(fù)作用下，砂粒問相互置必然產(chǎn)生調(diào)整，而使砂土趨于密實(shí)，以期最終達(dá)到最穩(wěn)定的緊密排列狀態(tài)。砂土要變密實(shí)就勢(shì)必排水。124最新版整理ppt在急劇變化的周期性荷載作下，所伴隨的孔隙度減小都要求排擠出一些水，且透水性變差。如果砂土透水性不良而排水不通暢的話，則前一周期的排水尚末完成，下一周期的孔隙度再減少又產(chǎn)生了，應(yīng)排除的水來不及排走，而水又是不可壓縮的，于是就產(chǎn)生了剩余孔隙水壓力或超孔隙水壓力(excessporepressure)。隨振動(dòng)持續(xù)時(shí)間的增長(zhǎng)，剩余孔隙水壓力不斷疊加而積累增大，而使砂土的抗剪強(qiáng)度不斷降低，甚至完全喪失。125最新版整理ppt砂土的抗剪強(qiáng)度τ與作用于該土體上的往復(fù)剪應(yīng)力τd的比值來判定砂土是否會(huì)發(fā)生液化。當(dāng)τ／τd>1時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生液化當(dāng)τ／τd=1，處臨界狀態(tài)，砂土開始發(fā)生剪切破壞；此時(shí)稱為砂土的初始液化狀態(tài)砂土的抗剪強(qiáng)度隨振動(dòng)歷時(shí)增大而降低。126最新版整理ppt當(dāng)τ／τd＜1時(shí)，則沿剪切面的塑性平衡E迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致剪切破壞加劇。而當(dāng)孔隙水壓力繼續(xù)上升，直至與總法向壓力相等，有效法向壓力及抗剪強(qiáng)度均下降為零，即當(dāng)τ/τd=0時(shí)，砂土顆粒間將脫離接觸而處于懸浮狀態(tài)．此時(shí)即為完全液化狀態(tài)．

127最新版整理ppt可將砂土液化的發(fā)展過程劃分為三個(gè)階段：①穩(wěn)定狀態(tài)(τ／τd>1)；②臨界狀態(tài)或初始液化狀態(tài)(τ／τd=1)；③完全液化狀態(tài)(τ/τd=0)．從初始液化狀態(tài)至完全液化狀態(tài)往往發(fā)展很快，二者界線不易判斷，為了保證安全，可把初始液化視作液化。128最新版整理ppt液化的形成過程和機(jī)理

西德(H．B．Seed)等人自1966年就進(jìn)行室內(nèi)動(dòng)力剪切試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)變向循環(huán)荷裁(振動(dòng))，作用下飽和砂土最易液化。循環(huán)荷載三軸壓縮試驗(yàn)(動(dòng)三軸剪)，試樣首先在各向均等的靜壓力σa下固結(jié)，然后在不排水條件下同時(shí)在豎向上施加±1/2σd（壓、拉），側(cè)向施加±1/2σd（壓、拉）的循環(huán)荷載。循環(huán)荷載的頻率近乎地震頻率，即l-2r/s。（τd）max=（σ1-σ3）/2=σd/2為最大循環(huán)剪應(yīng)力。129最新版整理ppt130最新版整理ppt取松砂和密砂試樣分別進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果明顯不同。當(dāng)隨著動(dòng)荷載循環(huán)周期數(shù)的增加，孔隙水壓力不斷增大，直至Pw=σa時(shí)，砂的剪切變形開始增大。繼續(xù)反復(fù)加荷，松砂變形迅速加大，不久即全液化；而密砂變形則緩慢增大，難于全液化。131最新版整理ppt當(dāng)飽和砂土完全液化時(shí)，在一定深度z處的總孔隙水壓力Pw=pw0+σ。(假設(shè)地下水面位于地表面)，其中σ=ρm·g·z;則Δpw=ρm·g·z-ρw·g·z=(ρm-ρw)·g·z=ρ′·g·z。式中ρmρ′分別為砂土的飽和密度和浮密度，ρw為水的密度。砂土的深度愈大，完全液化時(shí)的超孔隙水壓力就愈大。132最新版整理ppt133最新版整理ppt震前孔隙水壓力呈靜水壓力分布，不同深處測(cè)壓水位相同，無水頭差。當(dāng)振動(dòng)液化形成超孔隙水壓力以后，不同深處的測(cè)壓水位就不再相等，隨深度增加則測(cè)壓水位增高。顯然當(dāng)飽和砂土出露于地面時(shí)，該水頭將高出地面；且砂土愈厚則水頭愈高。134最新版整理ppt任意深度兩點(diǎn)z1和z2之間的水頭差h可以從下式求出h=（ρm-ρw）（z2-z1）/ρw這兩點(diǎn)之間的水力梯度為，I=h/（z2-z1）=（ρm-ρw）/ρw=ρ′/ρw(3—5)此水力梯度即為完全液化的臨界水力梯度。135最新版整理ppt在這個(gè)梯度作用下，砂粒就在自下而上的滲流中發(fā)生液化，地面噴砂冒水，隨之超孔隙水壓力得到消散。當(dāng)?shù)乇碛胁煌杆恼惩辽w層時(shí)，只有超孔隙水壓力超過蓋層強(qiáng)度或蓋層有裂縫時(shí)，才能沿裂縫產(chǎn)生噴砂冒水，136最新版整理ppt影響砂土液化的因素

飽和砂土和地震是發(fā)生振動(dòng)液化的必備條件。土的類型及性質(zhì)飽和砂土的埋藏分布條件地震動(dòng)的強(qiáng)度及歷時(shí)。137最新版整理ppt土的類型及性質(zhì)土的類型及性質(zhì)是砂土液化的內(nèi)因。宏觀考察資料表明，極易液化土的特征是：平均粒度0.02-0.10mm，?=2-8，粘粒含量<10%粉細(xì)砂土最易液化，避隨著地震烈度的增高，亞砂土，輕亞粘土、中砂土等也會(huì)發(fā)生液化。國內(nèi)外對(duì)地震液化噴出物作了大量的粒度分析和統(tǒng)計(jì)工作。138最新版整理ppt我國對(duì)邢臺(tái)、通海和海城地震砂土液化的78件噴砂樣品粒度分析表明，粉、細(xì)砂土占57.7％，亞砂土(Ip<7)占34.6%，中粗砂土及輕亞粘土(Ip=7-10)占7.7％，而且全部發(fā)生在烈度為Ⅸ度區(qū)內(nèi)。唐山地震時(shí)天津市區(qū)為Ⅶ度區(qū)，出現(xiàn)許多亞砂土和輕亞粘土液化現(xiàn)象。其界限是：粉粒含量大于40%，極易液化；粘牲含量大于12.5%，則極難液化．粉粒含量大有助于液化，粘粒含量大則不易液化。139最新版整理ppt★密實(shí)度松砂極易液化，密砂不易液化。相對(duì)密度Dr<50%時(shí)，很易液化，Dr>80%時(shí)，不易液化?！锍梢蚣澳甏酁闆_積成因的粉細(xì)砂土，如濱海平原、河口三角洲等。沉積年代較新：結(jié)構(gòu)松散、含水量豐富、地下水位淺根據(jù)我國一些地區(qū)液化土層的統(tǒng)計(jì)資料；最易發(fā)生液化的粒度組成特征值是：平均粒徑(d50)為0.02—0.10mm，不均粒系數(shù)(η)為2-8，粘粒含量小于10%。140最新版整理ppt相對(duì)密度Dr，作為判別砂土掖化可能性的指標(biāo)。式中：e為天然孔隙比：emax和emin分別為最大、最小孔隙比。一般的情況是，Dr<50%時(shí)砂土在振動(dòng)作用下很快液化；Dr>80%時(shí)不易液化。據(jù)海城地震的統(tǒng)計(jì)資料，砂土的Dr>55%，Ⅶ度區(qū)不發(fā)生液化；Dr＞70%，Ⅷ度區(qū)也不液化；141最新版整理ppt飽水砂土的成因和堆積年代對(duì)液化的影響近20多年來報(bào)道的大范圍砂土地震液化的地點(diǎn)，多位于濱海平原、河口三角洲和近期河床堆積物區(qū)。這些地區(qū)的沉積物一般是在歷史時(shí)期內(nèi)形成構(gòu)，主要為沖積成因的粉、細(xì)砂土，結(jié)構(gòu)疏松，且地下水埋深很淺。唐山地震引起的大范圍砂土液化區(qū)，位于冀東沿海平原，絕大部分是新石器時(shí)代(距今4000-5000年)以來形成的，其中又以灤河河口三角洲為主。142最新版整理ppt143最新版整理ppt飽和砂土的埋藏分布條件飽和砂層埋藏條件主要包括飽水砂層的厚度，砂層上非液化粘性土層厚度以及地下水埋深這三方面，它們決定了超孔隙水壓力和有效覆蓋壓力的大小。飽水砂層愈厚，地震變密時(shí)所產(chǎn)生的超孔隙水壓力愈大。當(dāng)液化砂層埋藏較深，上覆以較厚的非液化粘性土層時(shí)抑制了液化，而直接出露地表的飽水砂層最易于液化。一般飽水砂層埋深大于20m時(shí)難于液化，可以把液化最大地下水埋深定為5m，因?yàn)楫?dāng)?shù)叵滤裆顬?-4m時(shí)，液化現(xiàn)象很少。144最新版整理ppt145最新版整理ppt地震動(dòng)的強(qiáng)度及歷時(shí)地震動(dòng)的強(qiáng)度和歷時(shí)是砂土液化的動(dòng)力．顯然，地震愈強(qiáng)，歷時(shí)愈長(zhǎng)，則愈易引起砂土液化；且波及范圍愈廣，破壞愈嚴(yán)重。146最新版整理ppt評(píng)價(jià)地震動(dòng)強(qiáng)度的方法有兩種：統(tǒng)計(jì)的方法及理論計(jì)算的方法。1)統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)方法是一種簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)的方法?？梢夯巴恋钠骄?d50)范圍愈大，其相對(duì)密度(Dr)也愈大，在Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度烈度區(qū)可能液化砂土的d50分別為0.05—0.15、0.03—0.25、0.015—0.5mm。

147最新版整理ppt可按下列經(jīng)驗(yàn)公式表示其關(guān)系，lgR=0.77M-3.6(3-7)式中，M為震級(jí)(一般M>6)；R為液化最遠(yuǎn)點(diǎn)的震中距(Km)。148最新版整理ppt理論計(jì)算方法這種計(jì)算方法一般是根據(jù)實(shí)測(cè)的地震最大地面加速度，計(jì)算在地下某深度處由于地震產(chǎn)生的實(shí)際剪應(yīng)力；再用以判定該深度處的砂土層是否會(huì)發(fā)生液化。希德等人提出的計(jì)算公式為(τd)max=ρ·H·g·αmax/g=ρ·H·αmax式中

(τd)max為單元土體的最大剪應(yīng)力；

ρ·H為砂土的密度及埋深Αmax為最大地面加速度149最新版整理ppt砂土地震液化的判別工程設(shè)計(jì)需要的判別內(nèi)容應(yīng)該包括：①估計(jì)液化的可能性；②估計(jì)掖化的范圍；③估計(jì)液化的后果。判別砂土地震液化可能性的方法較多，下面將介紹近年來國內(nèi)外最常用的三種方法：標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)法、剪應(yīng)力對(duì)比法綜合指標(biāo)法。

150最新版整理ppt1)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)法我國已將此法列入《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB-50011-2001)。在砂土液化現(xiàn)場(chǎng)以砂層埋深3m、地下水埋深2m作為基本健況，通過標(biāo)貫試驗(yàn)找出不同地震烈度下的臨界貫入擊數(shù)。當(dāng)烈度為Ⅶ度時(shí)N0=6，Ⅷ度時(shí)N0=10，Ⅸ度時(shí)N0=16。則采用下述經(jīng)驗(yàn)公式修正：N=N0[1+0.125(H-3)-0.05(h-2)]式中：H為砂土埋深(m)；h為地下水埋深(m).如果實(shí)際貫入擊數(shù)大于臨界貫入擊數(shù),則不液化；反之即液化。151最新版整理ppt此法適用于飽水砂土埋深在15m范圍之內(nèi).

試驗(yàn)操作方法應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，以用泥漿回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、自動(dòng)脫鉤控制吊錘為宜。對(duì)于重要的工程，每層土不應(yīng)少于5個(gè)鉆孔，試驗(yàn)次數(shù)不應(yīng)少于15次。分層求取平均值以消除偶然誤差。臨界貫入擊數(shù)隨深度的變化，在近地表處為垂直線，向下轉(zhuǎn)折成斜線，總體應(yīng)為一條折線。152最新版整理ppt2)剪應(yīng)力對(duì)比法此法是希德在日本新瀉地震后提出的，是目前國內(nèi)外比較流行的判別方法，其原理是：引起砂土液化的地震剪切波大致以垂直方向自基巖向覆蓋層傳播，并在不同深處產(chǎn)生隨時(shí)間而變化的不均勻的反復(fù)剪切應(yīng)力。當(dāng)?shù)卣鸺羟胁ㄔ谏巴林幸鸬募魬?yīng)力超過該砂土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，τ