地震导致可液化砂土地基对建筑物的严重危害和预防措施
【摘要】中国位于地震多发带，地震活动活跃。对于地震发生时地基失效引起重大人员伤亡的情况多有发生。其原因之一在于砂土的液化，导致地基下沉所致。本文根据土体液化的机理，对其产生过程进行分析、提出有效的排查及解决方案，以供读者参考。
【关键词】地震；液化砂土；地基；土体；建筑；剪应力；预防措施
0.绪论
我国是一个地震多发国家，6度以上地震区几乎遍布全国各省、区。尤其是近几年地震活动比较频繁，几年前的汶川大地震等，大量的房屋遭到破坏和坍塌，给人民生命财产带来了巨大的损失，给家庭社会造成了巨大的危害。
地震发生时，由于地面强烈运动震中产生的强烈横向及纵向震动，导致各类建筑物严重破坏。其中地基失效，即当建筑物地基内含有饱和松软的无粘性土及稍具粘性土，在强烈的地震震动作用下，土颗粒处于悬浮于孔隙水中的状态，呈现类似于稀砂浆的物体。使地基土体完全或部分丧失抗剪强度，在建筑物自重作用下产生较大的沉降。使地基液化出现喷水冒砂，从而使地上建筑物产生坍塌，下沉等破坏性损失。所以，对地震时土体的可能发生的液化危害进行妥善的改善和预防，会确保建筑物遭遇强震时，免遭完全破坏，为人民的生命和财产安全提供了稳定的保障。
1.土体的地震液化机理
在地震破坏的建筑物记载中，饱和松散砂土发生液化的情况是最多的。其次是塑性指数为IP=3-10的粉土、粉细砂。除此之外还与土的颗粒组成成分、土质的密实度及地震烈度密切相关。如平均颗粒D50在0.05-0.1mm之间的砂土为例。当土体的不均匀系数在1.8以下时都具有可液化性。而相对密度Dr大于20%的粉细砂不易液化。如粉砂结构性差的土体，其粘土颗粒含量小于10%，孔隙比大于0.85，且大于0.05mm颗粒占全重40%以上时，在七度地震烈度就可能产生液化现象。
饱和砂土之所以发生液化，主要是由于砂土抗剪强度的降低所导致的。根据有效应力原理，无粘性土的抗剪强度不仅取决于土体内部摩擦角的大小，而且与土体内的有效正应力成正比。土体（砂骨架）中产生的正应力，它等于外力在砂水体系中引起的总应力减去外力在水中产生的应力。因此土体的抗剪强度f可以确定为：f=tan?渍=(?滓-u)tan?渍
：土体内的有效正应力
?滓：作用于剪切面上的总正压应力
u：孔隙水压力
?渍：土体的内摩擦角
地震时饱和砂土地基在不能迅速排水的情况下，由于地震时地面的强烈运动影响。孔隙水压力急剧增加。当孔隙水压力上升到与总的正压力相等时。（?滓=u）有效应力为零。砂土颗粒处于悬浮于孔隙水中的状态，土体的抗剪强度趋近于零（f=0）；短时间内失去承载能力，即产生砂土液化。
砂土的液化是否发生，也取决于一系列因素的综合影响，主要有几个方面对其产生影响：
地震的现场分析资料表明，液化与砂土的密实度有关，松散的砂土比密实砂
第九组 组员：陈耀铭、黄伟鹏、江信贤 地震与民用建筑 一、民用建筑在地震中的震害特点 （一）砌体结构房屋的震害及分析 1）震害现象 （1）墙角的破坏：房屋的四角墙面上开裂以至于局部倒塌的现象。 （2）楼梯间的破坏：楼梯间两侧承重墙出现严重的斜裂缝。 （3）内外墙连接的破坏：内外墙连接处出现竖向裂缝，严重时纵横墙拉脱。造成纵墙外闪倒塌，
房屋丧失整体性。 （4）突出屋面的屋顶间等附属结构的破坏：地震时，平面突出部位出现局部破坏现象。相邻部位的刚度差异较大时尤为严重。突出屋面的屋顶间、烟囱、女儿墙等附属结构，由于地震“鞭鞘效应”的影响，一般较下部主体结构破坏严重，而且突出部分面积和房屋面积相差越大， 震害越严重，如图所示。 （5）墙体的破坏：墙体出现水平裂缝、斜裂缝、X形裂缝，严重的则出现歪斜以致倒塌现象，图所示。方向平行的墙体，在水平地震作用下，墙体首先出现斜裂缝，如果墙体高宽比接近1，则墙体出现X形交叉裂缝；如果墙体的高宽比较小，则在墙体中间部位出现水平裂缝。
（6）其他部位常见破坏：由于楼盖缺乏足够的拉结或施工中楼板搁置长度过小，会造成楼板坠落；由于伸缩缝过窄，不能起到防震缝的作用，地震时缝两侧墙体放生碰撞而造成破坏。 2）分析：历次大地震，如1963年前南斯拉夫地震，1972年美国费尔南多斯地震，1976年罗马利亚地震，1975年营口海城地震，1976年唐山地震以及2008年汶川地震中，都证明底部框架砌体结构房屋震害是相当严重的。 在地震作用下，底部框架—抗震墙结构房屋的底层承受着上不砖房倾覆力矩的作用，其外侧柱会出现受拉的状况；底层为内框架时，外侧的砖壁柱则会因砖柱受拉承载力低而开裂，甚至严重破坏；底层为半框架时会出现底层横墙开裂，而后由于内力重分布，加重了层半框架的破坏；底层商店住宅，由于需要大空间，横墙较少，因底层的抗震能力弱形成特别的薄弱楼层，造成破坏特别严重。 （二）钢结构房屋的震害及分析 1）钢结构的震害主要有节点连接的破坏、构件的破坏以及结构的整体倒塌三种形式。 2）分析：历次地震表明，在同等场地、地震烈度（seismic intensity）条件下，钢结构房屋的震害要较钢筋混凝土结构房屋的震害小得多。以1985年9月墨西哥城大地震（里氏8.1级）的震害为例，其中倒塌和严重破坏的钢结构房屋为12栋，而钢筋混凝土房屋却有127栋。 1、节点连接的破坏 （1）框架梁柱节点区的破坏 由于节点集中力、构造复杂、施工难度较大，极易造成应力集中，因此节点破 坏时发生最多的一种破坏形式。1994年美国诺斯里奇（Northridge）地震和1995 年日本阪神地震均造成了很多梁柱刚性节点的破坏。2008年汶川地震也造成钢结 构网架节点破坏。 诺斯里奇地震时，H形截面的梁柱节点的典型破坏形式。由图中可见，大多数 节点破坏发生在梁端下翼缘处的柱中，这可能是由于混凝土楼板与钢梁共同作用，
地震对建筑物破坏的原理分析与监舍防震设计 论文通过地震破坏建筑物的原理和监舍特点分析,提出了监舍的防震设计目标和特点。 标签：地震监舍防震设计 0 引言 云南省是我国地震灾害的高发地区。1976年唐山大地震以来,我国共发生6级以上强破坏性地震56次,其中有15次發生在云南,占全国总数的五分之一以上。为保证在押犯人的生命安全,在监舍设计时必须对予以考虑。 1 建筑物破坏原理 地震对建筑物的破坏作用主要有三种因素:振动破坏、地基失效破坏、次生效应破坏。 1.1 振动破坏 地震波引起的地面振动通过基础传递到建筑物上,引起建筑物本身的振动。建筑物一般是按静力设计和建造的,耐受振动的强度有一定的限度,其破坏程度取决于地震力的大小;但地震波对建筑物的破坏作用很复杂,破坏程度常由许多因素综合决定,包括地震波频谱组成和延续时间,建筑物的材料性质,动力特性,以及地基条件和地形等环境因素。 1.2 地基失效破坏 当地基强度较小或加速度很大时,地表层或下垫层可能达到屈服极限;此时岩石或土层不再具有完全弹性,将产生永久变形,进而导致地基承载力下降甚至丧失,地基产生变位、移动。虽然地基破坏消耗了地震波的能量,减小了震动对建筑物的破坏;但地基失效同时又造成另一种灾害,如建筑物下沉、地基不均匀沉降和水平变位,进而导致建筑物结构破坏。 1.3 次生效应破坏 在特定的地质、环境条件下,地震可能引起崩塌、滑坡或泥石流等次生灾害。在陡峭的山区或丘陵地带,破碎的岩石和松散的表土可能由于地震所产生的振动与下卧的岩土层脱离,从而发生次生灾害;如果地震前发生大量、长时间降水,更易发生该类灾害。规模巨大的崩塌和滑坡灾害可能摧毁地面的建筑物,掩埋坡下的居民点,造成大规模的破坏和伤亡;如果滑坡或崩塌造成河道阻塞,还有可能引发水灾;而大型水体下及附近发生的大规模崩滑,也会对坝体及周边建筑造成毁灭性破坏。
今天这篇文章的由头，完全是因为前天晚上的一个疑问：01版抗规中的设计基本地震加速度-----“、。。。”等。既然规范里有数据，为什么又不参与计算？列出以上数据的意义是什么呢？这些东西和水平地震影响系数又是怎么样个关系呢？找遍网络与现有书籍，无此解释，只好自力更生，艰苦奋思。谁知越牵越多，牵出好多东西。先从这个疑问总结吧。 一、关于设计基本地震加速度 关于设计基本地震加速度的意义所在，我翻遍手头的所有资料发现最好还是从89与2001及2010几版抗规的对比中寻找解释，列表如下： 可以看出，89版抗规中并没有设计基本地震加速度这项定义，此定义完全是01版的新生事物。意义到底何在？意义就在于对地震影响的表征。89版采用的是设防烈度对地震影响进行表征。而在01及10版的抗规中，对地震影响的表征，已经舍去了设防烈度，进而采取“设计基本地震加速度、设计特征周期”。 此做法优点何在？第一，设防烈度的划分标准偏于现象，改用设计基本地震加速度后，可以用具体参数来表征地震影响-----更科学、更“规范”，我想这是那些规编们最看重的一点优势；第二，采用设计基本地震加速度后，可以清楚的表征7度半（）与8度半（）的概念，拓宽了抗震设防烈度的概念-----更“延伸”；第三，设计基本地震加速度还是根据设防烈度进行分类的，原则上用基本地震加速度去表征与用现象去区分地震影响并不矛盾-----更“统一”。
写到这里，想起了本科毕业时去城乡设计院面试的情景。虽然一晃六年过去了，那时的情景还是历历在目。面试我的那老总，坐在宽大的老板桌后面，他问的我那几个都会的问题由于时间久远都记不得了，只是那个没答的问题让我记忆犹新，“咱这儿的设计基本地震加速度是多少？”坏菜，那会儿的我刚出校门，这名词依稀在考试中见过两次而已，当即败下阵来。要是换成今天？可惜世上没有后悔药。 设计基本地震加速度——相应于设防烈度的地震地面运动峰值加速度，即为50年设计基准期超越概率10%的地震加速度的设计取值 二、关于地震影响系数 地震影响系数的由来： 不管是底部剪力法，还是振型分解反应谱法，结构总水平地震作用标准值的根本计算方法，始终是牛顿第二定律的变体：F=αG 以上公式的α即为地震影响系数，其实就是加速度除以了一个小 g（重力加速度）；G为质点的重量。 对于初学者来说，上面的公式虽然简单，但一上来还是不容易看透本本质。其实，如果把F=αG中的α乘以一个g，同时G除以一个g，这不就是经典的牛顿第二定律吗，此时的我不禁想起一句话：抗震恒永久，牛二永流传。（牛二：牛顿第二定律——在加速度和质量一定的情况下，物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比。加速度的方向跟作用力的方向相同。牛顿第二运动定律可以用比例式来表示，即或；也可以用等式来表示，即F=kma，其中k是比例系数；只有当F以牛顿、m以千克、a以m/s2为单位时，F=ma成立。） 最后总结一句话：地震影响系数来源于牛二。 知道了地震影响系数的由来，下面顺藤摸瓜，就要总结一下α（地震影响系数）的定义公式。 α（T）= K ×β（T）， 公式里有三个系数
地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。 地震所造成的直接灾害有： 建筑物与构筑物的破坏，如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等等。地面破坏，如地面裂缝、塌陷，喷水冒砂等。山体等自然物的破坏，如山崩、滑坡等。海啸、海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，造成沿海地区的破坏。此外，在有些大地震中，还有地光烧伤人畜的现象。地震的直接灾害发生后，会引发出次生灾害。 地震引起的次生灾害主要有； 火灾，由震后火源失控引起；水灾，由水坝决口或山崩壅塞河道等引起；毒气泄漏，由建筑物或装置破坏等引起；瘟疫，由震后生存环境的严重破坏所引起。 泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失 滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。 海啸就是由海底地震、火山爆发、海底滑坡或气象变化产生的破坏性海浪，海啸的波速高达每小时700～800千米，在几小时内就能横过大洋；波长可达数百公里，可以传播几千公里而能量损失很小；在茫茫的大洋里波高不足一米，但当到达海岸浅水地带时，波长减短而波高急剧增高，可达数十米，形成含有巨大能量的“水墙”。海啸主要受海底地形、海岸线几何形状及波浪特性的控制，呼啸的海浪冰墙每隔数分钟或数十分钟就重复一次，摧毁堤岸，淹没陆地，夺走生命财产，破坏力极大。全球的海啸发生区大致与地震带一致。全球有记载的破坏性海啸大约有260次左右，平均大约六、七年发生一次。发生在环太平洋地区的地震海啸就占了约80%。而日本列岛及附近海域的地震又占太平洋地震海啸的60%左右，日本是全球发生地震海啸并且受害最深的国家。
砂土液化的评价方法和防护措施 砂土液化的防治措施研究地震作用下砂土液化的重要目的是预防砂土液化，减少由它造成的损害。减轻地震液化造成损害的措施可分为两类：1）砂土改良措施———通过改良砂土的性质，加强土的抗液化能力，积极预防砂土液化的生产和发展。2）结构改良措施———对没有进行地基处理（或未达到预定效果）的液化地基，通过加强结构的抗液化能力，预防结构破坏。 岩石风化工程地质研究 基本概念：岩石在各种风化营力作用下，所发生的物理和化学变化的过程称为岩石风化，它包括岩石所感受的风化作用及其所产生的结果两个方面。 影响因素：1气候影响：气候是控制风化营力的性质及强度的主要因素。反映气候特点的气象要素很多，其中对岩石风化影响较大的主要是温度和雨量。在昼夜温差及冷热更替频率较大的地区，有利于物理风化作用。温度的高低，不仅直接影响岩石热胀冷缩和水的物理状态，而且对矿物在水中的溶解度、生物的新陈代谢、各种水溶液的浓度和化学反应的速度都有很大的影响。 2岩性影响：岩石的抗风化能力与其形成环境、矿物成分及结构构造关系极为密切。如前所述，岩石风化发生于地壳表层，当成岩环境与地表环境差异愈大时，原岩风化变异愈强烈，即岩石的抗风化能力愈弱。岩石抗风化能力的大小，主要决定于组成岩石的矿物成分。不同矿物具有不同的结晶格架，由其化学活泼性所决定的抗风化能力亦不相同。 3地质构造影响：在成岩过程，地壳运动及其它次生作用下，使岩体内部形成了极为复杂的软弱结构面网络。这些不同成因的软弱结构面包括:断层、节埋、劈理，片理、片麻理、层理、沉积间断面、侵入体与围岩的接触面、岩浆岩的流面等等，它们构成了风化营力(水、气等)侵袭岩石的入侵之门和深入岩体内部的良好通道，对加深及加速岩石的风化起了有力的促进作用。 4地形地貌：地形条件既可直接影响岩石的风化作用，义可通过对气候及水文地质条件的影响，间接地影响岩石的风化。在同一纬度带，气候类型有随高程不同的垂直分带规律。在同一山地的不同部位亦可显示风化的差异。陡坡地段，地表水及地下水较活泼，岩石风化速度较快，但风化产物易被剥蚀冲刷，风化壳厚度一般较薄，风化深度不大。 5其他因素：地壳运动特点，地下水，人类活动 风化带垂直分带标志和方法 主要包括下列几个方面：(1)颜色风化程度不同的岩石，在外观上首先表现在颜色上的差异。如有的原岩新鲜时为灰绿色，风化后在风化壳剖面上由下往上则变为:黄绿色、黄褐色、棕红色、红色，这是从整体来看的。此外，从局部或某一色彩看，颜色的变化程度也有所不同，有的仅沿岩石的裂隙面发生变化，有的仅部分岩体发生变化，有的全部岩体均发生变化。(2)岩体破碎程度风化剖面上岩体的破碎程度反应了岩石的风化程度。随着岩石风化程度的加深，完整坚硬的岩体逐渐破碎成块石、碎石、砂粒、粉粘粒。在风化剖面从上到下的不同部位上，这些颗粒所占的比例是不同的，上部以粉粘粒为主，夹有砂粒及碎石；向下过渡为以砂粒为主夹有粉粘粒及碎石；再向下以碎石为主夹有块石及少量粉粘粒；再向下则以块石为主夹碎石等。破碎程度还表现在风化产物破碎时的难易，如用锤难以击碎的，用锤易击碎的，用手指能捏碎的，轻微接触即行松散的等。(3)矿物成分的变化如前所述，不同矿物的抗风化能力是不同的，岩石中总是那些不稳定的矿物首先风化变异，当风化作用持续进行时，稍稳定的、稳定的矿物才顺次开始发生风化，这时不稳定的矿物可能已变得面目全非了。既使同一矿物在不同风化阶段所形成的新矿物也不一样。此外，化学风化在
第九组 组员:陈耀铭、黄伟鹏、江信贤 地震与民用建筑 一、民用建筑在地震中得震害特点 （一）砌体结构房屋得震害及分析 1)震害现象 (1)墙角得破坏:房屋得四角墙面上开裂以至于局部倒塌得现象。 (2)楼梯间得破坏:楼梯间两侧承重墙出现严重得斜裂缝。 (3)内外墙连接得破坏:内外墙连接处出现竖向裂缝,严重时纵横墙拉脱。造成纵墙外闪倒塌,房屋丧失整
体性。 （4）突出屋面得屋顶间等附属结构得破坏:地震时,平面突出部位出现局部破坏现象。相邻部位得刚度差异较大时尤为严重。突出屋面得屋顶间、烟囱、女儿墙等附属结构,由于地震“鞭鞘效应” 得影响,一般较下部主体结构破坏严重,而且突出部分面积与房屋面积相差越大,震害越严重,如 图所示。 （5）墙体得破坏:墙体出现水平裂缝、斜裂缝、X形裂缝,严重得则出现歪斜以致倒塌现象,图所示。 方向平行得墙体,在水平地震作用下,墙体首先出现斜裂缝,如果墙体高宽比接近1,则墙体出现X 形交叉裂缝;如果墙体得高宽比较小,则在墙体中间部位出现水平裂缝。 （6）其她部位常见破坏:由于楼盖缺乏足够得拉结或施工中楼板搁置长度过小,会造成楼板坠落;由于伸缩缝过窄,不能起到防震缝得作用,地震时缝两侧墙体放生碰撞而造成破坏。 2)分析:历次大地震,如1963年前南斯拉夫地震,1972年美国费尔南多斯地震,1976年罗马利亚地
震,1975年营口海城地震,1976年唐山地震以及2008年汶川地震中,都证明底部框架砌体结构房屋震害就是相当严重得。 在地震作用下,底部框架—抗震墙结构房屋得底层承受着上不砖房倾覆力矩得作用,其外侧柱会出现受拉得状况;底层为内框架时,外侧得砖壁柱则会因砖柱受拉承载力低而开裂,甚至严重破坏;底层为半框架时会出现底层横墙开裂,而后由于内力重分布,加重了层半框架得破坏;底层商店住宅,由于需要大空间,横墙较少,因底层得抗震能力弱形成特别得薄弱楼层,造成破坏特别严重。 (二)钢结构房屋得震害及分析 1) 钢结构得震害主要有节点连接得破坏、构件得破坏以及结构得整体倒塌三种形式。 2)分析:历次地震表明,在同等场地、地震烈度(seismic intensity)条件下,钢结构房屋得 震害要较钢筋混凝土结构房屋得震害小得多。以1985年9月墨西哥城大地震(里氏8、1级)得震害为例,其中倒塌与严重破坏得钢结构房屋为12栋,而钢筋混凝土房屋却有127栋。 1、节点连接得破坏 (1)框架梁柱节点区得破坏 由于节点集中力、构造复杂、施工难度较大,极易造成应力集中,因此节点破 坏时发生最多得一种破坏形式。1994年美国诺斯里奇(Northridge)地震与1995 年日本阪神地震均造成了很多梁柱刚性节点得破坏。2008年汶川地震也造成钢结 构网架节点破坏。 诺斯里奇地震时,H形截面得梁柱节点得典型破坏形式。由图中可见,大多数节 点破坏发生在梁端下翼缘处得柱中,这可能就是由于混凝土楼板与钢梁共同作用,
三大岩石：岩浆岩，沉积岩，变质岩。 坡流：在降雨或融雪时，地表水一部分份渗入地下，其余的沿坡面向下运动。这种暂时性的无固定流槽的陆地薄层状，网状细流称为片流。片流对坡面产生剥皮式的破坏作用，使高处被削低，称为洗刷作用。 洪流：坡流逐渐集中汇成几段较大的流线水状，再向下形成快速奔腾的洪流。洪流猛烈冲刷沟底，沟壑的岩石并使其遭受破坏，称为冲刷作用。 滑坡：斜坡上大量的岩土体，在一定的自然条件（地质结构，岩性和水文地质条件等）及其重力的作用下，使部分岩体失去稳定性，沿斜坡内部一个或几个滑动面带整体地向下滑动，且水平位移大于垂直位移的现象。 工程地质测绘方法：路线穿越法，界限追索法，布点法。 砂土液化：饱和砂土在地震，动力荷载或其他外力作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象称为砂土液化或振动液化。 影响砂土液化的因素：1土的类型及性质（粒度，密实度，成因及年代）2饱和沙土的埋藏分布条件3地震活动的强度及历时。 砂土液化的危害：地面下沉，地表塌陷，地基土承载力丧失，地面流滑。 土的组成及结构与构造：土由三相组成：固相——矿物颗粒和有机质；液相——水；气象——空气。矿物颗粒和有机质构成土的骨架，也是土中最主要的物质成分，空气和水则填充骨架间的孔隙。土的矿物成分：原生矿物，次生矿物（a蒙脱石b伊利石c高岭石），有机质。 土中的水：在不同作用力下处于不同的状态，可呈液相，气相或固相。土中液态水分为结合水和自由水两大类。结合水分为强结合水（吸着水）和弱结合水（薄膜水）。自由水分为重力水和毛细水。 地震震级是表示地震本身大小的尺度，是由地震所释放出来的能量大小所决定的。 地震烈度是指某一地区地面和各种建筑物遭受地震影响的强烈程度。 岩体的影响因素：主要有岩石的矿物成分，结构，构造及成因，水的作用和风化作用等。
3.4砂土地震液化的判别 初判：饱和的砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判别为 不液化或可不考虑液化影响： 1 地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前时，7、8度时可判为不液化。 2 粉土的黏粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度和9 度分别不小于10，13和16时，可判为不液化土。 注：用于液化判别的黏粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定，采用其他方法时应按有 关规定换算。 3 浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响： d u> do+ d b—2 dw> do+ d b —3 d u+ dw> 1.5do + 2d b—4.5 式中：dw――地下水位深度（m），宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用； d u――上覆盖非液化土层厚度（m），计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除； db ---- 基础埋置深度（m），不超过2m时应采用2m d0 ---- 液化土特征深度（m），可按表1采用。 表1液化土特征深度（m） 复判：当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用 标准贯入试验判别法判别地面下20m范围内土的液化；但对本规范第421条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15m 范围内土的液化。当饱和土标准贯人锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。 在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算： Ncr=No B [In（0.6ds+1.5）-0.ldw] .3/ p c 式中：Ncr――液化判别标准贯入锤击数临界值； No ――液化判别标准贯入锤击数基准值，可按表2采用； ds ――饱和土标准贯入点深度（m）； dw ------- 地下水位（m）； p c ---- 黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应米用3； B ――调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05。
浅析地震对建筑物的破坏及建筑减震防震措施 姓名：王涛 班级：土木 通过对土木工程概论这门课程的学习，我对土木工程这个专业有了大概的了解。我对建筑防震减震方面的问题有着浓厚的兴趣，通过陈老师的介绍以及我查阅的相关资料，浅析一下本人对地震对建筑物的破坏以及建筑物减震防震方面的认识。 破坏性地震会给国家经济建设和人民生命财产安全造成直接和间接的危害和损失，尤其是强烈的地震会给人类带来巨大的灾难。目前，每年全世界由地震灾害造成的平均死亡人数达8000一10000人／次，平均经济损失每次达几十亿美元。据联合国统计，本世纪以来，全世界因地震死亡人数达260万，占全球自然灾害所造成的死亡总和的58％。从某种意义上说，地震是群灾之首。 大地震如果发生在渺无人烟的地方是不会造成伤害的，如果发生在城市或农村的活，就会造成房倒屋塌，甚至建筑物与重要工程也会遭至"破坏并危及人员的生命安全，给人们造成严重灾害。 我国由于地处板块交界处地震灾害频度高，强度大，成灾率高，这是造成地震灾害特别严重的原因。同时，我国民众防灾意识不高，同一震级的地震，造成伤亡的人数可多达数倍。另外，我国大部分城市的基础设施，抗震性能较差。建国头20年中，多数建筑物和工程未考虑抗震设防，加之城市生命线管线纵横交错，埋设不合理，有的材料强度不够，有的年久失修，使我国多数城镇防震抗震的能力脆弱，潜在着很大的隐患。广大农村多属土、石结构建筑，抗震能力更差。据估计，地震若发生在我国工业城市及人口稠密的地区，8级左右或7级左右以及5、6级左右的地震所造成的经济损失分别为百亿元、数十亿元和数亿元人民币。譬如1976年唐山大地震，在几十秒钟的时间内，将一座百万人口的工业城市变成了废墟，伤亡侧万人，直接经济损失100亿元以上，救灾花了6亿多元，重建用了50亿元，而
砂土地震液化总结 砂土液化是指饱和砂土在地震，动荷载或其他外动力作用下，砂土受到强烈振动后，致使土体丧失强度，土粒处于悬浮状态，造成地基失效的作用或现象。砂土液化可能引起的工程地质问题有涌砂、地基失效、滑塌、地面沉降及地面塌陷等。 一、砂土地震液化机制 1.砂土液化的机理 饱和砂土在地震力作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由砂土土体骨架转向水，由于砂土渗透性不良，孔隙水压力逐渐累积，有效应力下降，当孔隙水压力累计至总应力时，有效应力为零，土颗粒在水中处于悬浮状态。 2.砂土液化的影响因素 影响砂土地震液化的因素包括内因饱和砂土和外因地震作用两方面。其中饱和砂土包括土体类型和性质以及饱和砂层的埋藏条件。地震作用指地震强度和地震持续时间。 （1）土体类型和性质以以砂土的相对密度Dr以及砂土粒径和级配表征砂土液化条件。（如表1所示） 表1 影响砂土地震液化的因素之土体条件 因素指标对液化的影响 颗粒特性 粒径平均粒径d50细颗粒较容易液化，平均粒径在0.1mm 左右的粉细砂抗液化性最差 级配不均匀系数C u C u越小，抗液化性越差，黏性土含量愈 高，愈不容易液化 形状圆粒形砂比棱角形砂容易液化 密度相对密实度D r密度愈高，液化可能性愈小 渗透性渗透系数K 渗透性低的砂土易液化
结构性颗粒排 列胶结 程度均 匀性 原状土比结构破坏土不易液化，老砂层比 新砂层不易液化 压密状态超固结比OCR 超压密砂土比正常压砂土不易液化（2）饱和砂层的埋藏条件包括地下水埋深，砂土层上的非液化黏土层厚度。 表2 影响砂土地震液化的因素之埋藏条件 因素指标对液化的影响 上覆土层上覆土层有效压力上覆土层愈厚，土的上覆 土层有效压力愈大，愈不 容易液化 静止土压力系数k0 排水条件孔隙水向外排出的 渗透路径长度 液化砂层的厚度 排水条件良好有利于孔 隙水压力的消散，能减小 液化的可能性 边界土层的渗透性 地震历史 遭受过历史地震的砂土 比未遭受地震的砂土不 易液化，但曾发生过液化 又重新被压密的砂土却 易重新液化 （3）地震强度指实测地震时最大地面加速度，计算在地下某一深度由处于地震而产生的实际剪切力，再用以判定该深度处的砂层能否液化。 （4）地震持续时间指地震持续时间越长，其产生的等效剪应力循环次数N越多。 表3 影响砂土地震液化的因素之动荷条件 因素指标对液化的影响 地震烈度震动强 度 地面加速度地震烈度高，地面加速度大，越容易液化 持续时 间 等效循环次数 N 震动时间愈长，或震动次数愈多，越容易 液化 二、砂土地震液化的判别
地震对建筑的影响 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8
第九组 组员：陈耀铭、黄伟鹏、江信贤 地震与民用建筑 一、民用建筑在地震中的震害特点 （一）砌体结构房屋的震害及分析 1）震害现象 （1）墙角的破坏：房屋的四角墙面上开裂以至于局部倒塌的现象。 （2）楼梯间的破坏：楼梯间两侧承重墙出现严重的斜裂缝。
（3）内外墙连接的破坏：内外墙连接处出现竖向裂缝，严重时纵横墙拉脱。造成纵墙外闪倒 房屋丧失整体性。 （4）突出屋面的屋顶间等附属结构的破坏：地震时，平面突出部位出现局部破坏现象。相邻的刚度差异较大时尤为严重。突出屋面的屋顶间、烟囱、女儿墙等附属结构，由于地震鞘效应”的影响，一般较下部主体结构破坏严重，而且突出部分面积和房屋面积相差越 震害越严重，如图所示。 （5）墙体的破坏：墙体出现水平裂缝、斜裂缝、X形裂缝，严重的则出现歪斜以致倒塌现象，所示。方向平行的墙体，在水平地震作用下，墙体首先出现斜裂缝，如果墙体高宽比接1，则墙体出现X形交叉裂缝；如果墙体的高宽比较小，则在墙体中间部位出现水平裂缝
（6）其他部位常见破坏：由于楼盖缺乏足够的拉结或施工中楼板搁置长度过小，会造成楼板落；由于伸缩缝过窄，不能起到防震缝的作用，地震时缝两侧墙体放生碰撞而造成破坏 2）分析：历次大地震，如1963年前南斯拉夫地震，1972年美国费尔南多斯地震，1976年罗亚地震，1975年营口海城地震，1976年唐山地震以及2008年汶川地震中，都证明底部框架砌体结房屋震害是相当严重的。 在地震作用下，底部框架—抗震墙结构房屋的底层承受着上不砖房倾覆力矩的作用，其外侧柱现受拉的状况；底层为内框架时，外侧的砖壁柱则会因砖柱受拉承载力低而开裂，甚至严重破坏； 层为半框架时会出现底层横墙开裂，而后由于内力重分布，加重了层半框架的破坏；底层商店住宅由于需要大空间，横墙较少，因底层的抗震能力弱形成特别的薄弱楼层，造成破坏特别严重。 （二）钢结构房屋的震害及分析 1）钢结构的震害主要有节点连接的破坏、构件的破坏以及结构的整体倒塌三种形式。 2）分析：历次地震表明，在同等场地、地震烈度（seismic intensity）条件下，钢结房屋的震害要较钢筋混凝土结构房屋的震害小得多。以1985年9月墨西哥城大地震（里氏级的震害为例，其中倒塌和严重破坏的钢结构房屋为12栋，而钢筋混凝土房屋却有127栋。 1、节点连接的破坏 （1）框架梁柱节点区的破坏 由于节点集中力、构造复杂、施工难度较大，极易造成应力集中，因此节点破 坏时发生最多的一种破坏形式。1994年美国诺斯里奇（Northridge）地震和 1995年日本阪神地震均造成了很多梁柱刚性节点的破坏。2008年汶川地震也造成 钢结构网架节点破坏。 诺斯里奇地震时，H形截面的梁柱节点的典型破坏形式。由图中可见，大多数 节点破坏发生在梁端下翼缘处的柱中，这可能是由于混凝土楼板与钢梁共同作用，
N cr N o 2.4 0.1d s 15 ?20m 〈三〉地震效应分析 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的划分，并结合波速及地脉动 测试报告可知：场地位于基本烈度％度区，建筑物应按相应地震烈度进行抗震设 防。设计基本地震加速度值为0.10g ，卓越周期变化范围为0.02s ~0.21s ，场地 土类型整体为中硬土，局部区域为中软土，建筑场地类别为U 类，属于抗震不利 地段。 〈四〉场地砂土液化判别 拟建场地位于基本烈度％度区，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001 规范要求，须对场地内存在的饱和砂土进行液化判别。 根据勘察成果，场地地基土中2-3层为第四系冲洪积含粘性土中粗砂层， 松 散?稍密状，顶板埋深0.00?3.90m ，局部区域位于地下水位以上，未达饱和状 态；按％度区计算，该层大部份粘土含量达15%左右，故初步判别为不液化地层。 依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，对位于地下水位以 下呈饱和状态的砂土，结合标贯击数判别该层是否发生液化，对于可液化砂土层， 再进一步计算液化指数，依据液化等级确定地基可能遭受的地质灾害危险性级 别。 砂土液化判别公式如下： N cr N o 0.9 0.1 d s d — 2 （适用于地面以下 15m 以内） 以内） 式中： d s —饱和土标准贯入点深度（m ； d w —地下水位深度（m P 。一粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，取3。 N Cr 饱和土液化临界标准贯入锤击数； （适用于地面以下
N O—饱和土液化判别的基准标准贯入锤击数。 对于可液化土层，按下式计算的液化指数（l ie ）来确定液化等级; 式中： l ie （1 u）d i W i i 1N cri l ie :液化指数； N :饱和土层中i点的实测标准贯入锤击数； N Cri :相应于Ni深度处的临界标准贯入锤击数； n :每个钻孔内15m深度范围内饱和土层中标准贯入点总数; 并按表4的标准进行砂土液化等级划分。 表4 砂土液化等级分级标准 表5 饱和含粘性土中粗砂层（层序2-3）液化判别及液化指数统计 根据工程勘察钻孔资料依据上述公式进行砂土液化计算（其计算结果见表 5）。冲洪积含粘性土中粗砂层（层序号 2-3）液化指数I IE为V O,均为无液化土层。因此综合判定本场地无可液化地层分布。
浅谈地震灾害对工程建筑的影响
地震对工程建筑实施的影响 摘要 地震是非常严重的自然灾害之一，它以瞬间的能量瞬息间使成千上万的生命遭到伤害，地震称为地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地震产生的原因随其形式的不同而不同，本文将阐述地震成因的具体知识，能让我们更好的了解地震带给工程实施的影响。地震时会使房屋等建筑物受到严重的震动致使破坏，会使桥梁断裂、路面开裂下陷、铁路扭曲等，从而使城市瘫痪。地震常常还会伴随滑坡、泥石流、地基沉陷等地面破坏现象，其次生灾害也是非常严重的。对此我们应该对其地震带上的城市进行防范，地震灾害的破坏程度与地震震级和震源深度、地震发生的时间、地貌地质条件、建筑物的质量和地震的防御状况。其中后三个因素则是人类可以控制的，通过对采取有效手段完全可以降低地震灾害的程度。在未来的发展过程中，我们还不能有效地预测地震，无法避免地震灾害的发生，但采取一定措施的前提下是可以有效地减少地震造成的破坏的。 关键词：地震地震成因震级地震烈度应对措施 引言 地震灾害这两年对我国造成的灾害较大，本文研究地震对工程实施的影响可为改善这种现象采取一定的防治措施，我国是地质灾害较多的国家，每年因地质灾害造成的经济损失不计其数，也给人类的生命安全财产造成极大的伤害，因此本文研究地震地质灾害及防治具有一定的社会意义，也使人们更加重视面对地震灾害时采取应对措施。 理论基础 2.1 地震现象与成因 地震是由于地球内部应力，引起构造变动而产生的地震，地震是一种地质现象，地球上差不多每天都有地震，地震时，从震源地方的岩石破裂产生的地震波，在地球内部和地球表面传播。 地震一般可分为人工地震和自然地震两大类，下面所说的地震成因为天然地震的成因：①构造地震，因为地壳运动引起的地壳构造突然变化，地壳岩层错动破裂而发生的地壳震动，这就产生了人们平常所说的地震。由于地球不停地运动变化，从而内部产生了巨大的地应力，在其长期缓慢的作用下，造成地壳的岩层
地质灾害对建筑物的影响 地质灾害对建筑物的影响 摘要：随着时代的发展，人们对生活水平的需求逐渐提高，建筑物的建设变得尤其重要，建筑物的设计、建造都在一定程度上反映了人们的生活水平。然而，建筑物的建设也影响了自然界的正常发展，大自然也通过各种方式向我们人类发出了警告，也反映在许多地质灾害在各地时有发生，均不同程度的造成人员或经济损失。所以在建造建筑物的同时也应慎重考虑地质灾害对建筑物的影响。地质灾害对建筑物的影响越来越严重，如何进行防、冶，从选址到建设的过程应该注意的环节，已建好的建筑物如何进行监测防冶等等。本文依据广西柳州市帽合地区发生的地质灾害塌陷进行了讨论与总结，讨论了从选址到建设的过程应该注意的环节，如何防冶，已建好的如何进行监测防冶等等。 关键词：地质灾害；对建筑物的影响；检测防治；环节 Abstract: with the development of The Times, people life level requirements gradually improve, building construction becomes especially important, building design, construction in a certain extent reflects people's living level. However, the construction of the building have also affected the normal development of the nature, nature also by various means to our human issued a warning, also reflected in many geological disasters have occurred at all, all different degree of caused the personnel or economic loss. So in the construction of buildings should also be careful consideration of the effect of geological disasters in buildings. The influence of geological hazards on building more and more serious, how to prevent and smelting, from the process of construction site to should pay attention to link, has built good building monitoring the smelting how, and so on. Based on the liuzhou
砂土液化判别基本原理
一、地震 地球内部，聚蓄的能量，在迅速释放时，使地壳产生快速振动，并以波的形式从震源向外扩散、传播称为地震。 诱发地震的因素很多，当地下岩浆活动、火山喷发、溶洞塌陷、山崩、泥石流、人工爆破、水库蓄水、矿山开采、深井注水等都会引起地震的发生。但是它们的强度和影响范围都较小，危害不太大；世界上绝大多数地震，是由地壳运动引起岩石受力发生弹性变形并储存能量（应力），当能量聚积达到一定的强度并超过岩石某一强度时，使岩层发生断裂、错动，这时蓄积的变形能量在瞬时释放所形成的构造地震；强烈的构造地震影响范围广、破坏性大，发生的频率高，占破坏性地震的90%以上。因此在《建筑抗震设计规范》中，仅限于讨论在构造地震作用下建筑的设防问题。 （一）地震波按其在地壳传播的位置不同，可分为体波、面波。1、体波 在地球内部传播的波为体波。体波又可分纵波和横波，纵波又称P 波，它是从震源向四周传播的压缩波。这种波的周期短、振幅小、波速快，它在地壳内传播的速度一般为200-1400m/s ；它主要引起地面垂直方向的振动。 横波又称s波，是由震源向四周传播的剪切波。这种波的周期长、振幅大、波速慢，在地壳内的波速一般为100-800m/s。它主要引起地面的水平方向的振动。 2、面波
在地球表面传播的波，又称L波。它是由于体波经过地层界面多次反射、折射所形成的次生波。它是在体波到达之后(纵波P首先到达，横波S次之)，面波（L波）最后才传到地面。面波与横波一样，只有横向振动，没有纵向振动，其特点是波速较慢动、周期长、振动最强，对地面的破坏最强的一种。所以在岩土工程勘察中，我们主要关心的还是面波（L波）对场地土的破坏。 二、砂土液化对工程建筑的危害 地震时由于地震波的振动，会使埋深于地下水位以下的饱和砂土和粉土，土的颗粒之间有变密的趋势，孔隙水不能及时地排出，使土颗粒处于悬浮状态，呈现液体状。此时，土体内的抗剪强度暂时为零，如果建筑物的地基土没有足够的稳定持力层，会导致喷水、冒砂，使地基土产生不均匀沉陷、裂缝、错位、滑坡等现象。从而使地基土失去或降低承载能力，加剧震害程度。所以《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）5.7.5规定，抗震设防烈度为6度可以不考虑液化影响；但对沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行液化判别；甲类建筑应专门进行液化勘察。 三、影响砂土液化的因素 场地土液化的因素有很多，需要根据多项指标综合分析，才能准确判别场地土是否发生液化现象。当某项指标达到一定值时，不论其它因素的指标如何，土都不会发生液化，也不会造成震害，这个指标数值称界限值。所以，了解影响液化因素及其的界限值具有实际意义。 （一）地质年代 地质年代的新老是体现土层沉积的时间长短，地质年代老的沉积土
〈三〉地震效应分析 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的划分，并结合波速及地脉动测试报告可知：场地位于基本烈度Ⅶ度区，建筑物应按相应地震烈度进行抗震设防。设计基本地震加速度值为0.10g ，卓越周期变化范围为0.02s ~0.21s ，场地土类型整体为中硬土，局部区域为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类，属于抗震不利地段。 〈四〉场地砂土液化判别 拟建场地位于基本烈度Ⅶ度区，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，须对场地内存在的饱和砂土进行液化判别。 根据勘察成果，场地地基土中2-3层为第四系冲洪积含粘性土中粗砂层，松散～稍密状，顶板埋深0.00～3.90m ，局部区域位于地下水位以上，未达饱和状态；按Ⅶ度区计算，该层大部份粘土含量达15%左右，故初步判别为不液化地层。 依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规范要求，对位于地下水位以下呈饱和状态的砂土，结合标贯击数判别该层是否发生液化，对于可液化砂土层，再进一步计算液化指数，依据液化等级确定地基可能遭受的地质灾害危险性级别。 砂土液化判别公式如下： ()[]ρ o w s o cr d d N N 3 1.09.0-+= (适用于地面以下15m 以 内) [] ρ o s o cr d N N 3 1.04.2-= (适用于地面以下15～20m 以 内) 式中： d s —饱和土标准贯入点深度（m ）； d w —地下水位深度（m ） ρo —粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，取3。 N cr —饱和土液化临界标准贯入锤击数；
N o —饱和土液化判别的基准标准贯入锤击数。 对于可液化土层，按下式计算的液化指数（I ie ）来确定液化等级； w d N N I i i n i cri i ie ) 1(1 ∑=- = 式中： I ie ：液化指数； N i ：饱和土层中i 点的实测标准贯入锤击数； N cri ：相应于Ni 深度处的临界标准贯入锤击数； n ：每个钻孔内15m 深度范围内饱和土层中标准贯入点总数； 并按表4的标准进行砂土液化等级划分。 表4 砂土液化等级分级标准 表 5）。冲洪积含粘性土中粗砂层（层序号2-3）液化指数I lE 为＜0，均为无液化土层。因此综合判定本场地无可液化地层分布。
地震的好处与坏处 Prepared on 22 November 2020
地震的好处 对于受灾地区的人们来说是灾难,而对于全球地震是缓解地球本身的压力,释放过多能量,保持岩石圈受力平衡的有效而唯一的途径. 同时地震也会把地下的矿物带到地表,火山喷发的火山灰使土壤变得肥沃,有利于农业生产.而海底地震引起的海啸和海风给内陆地区带来难得一遇的水汽对于缓解干旱,净化空气起到了一定的作用. 地震的危害 地震，是地球上所有自然灾害中给人类社会造成损失最大的一种地质灾害。破坏性地震，往往在没有什么预兆的情况下突然来临，大地震撼、地裂房塌，甚至摧毁整座城市，并且在地震之后，火灾、水灾、瘟疫等严重次生灾害更是雪上加霜，给人类带来了极大的灾难。据统计，全球每年要发生500万次左右地震，虽然大部分地震因为发生在海洋或地壳深处或是由于震级太小而不被人感觉到，但每年仍有不少地震给震区人民带来巨大的生命财产损失，仅上个世纪以来，全世界就有120多万人死于地震，几乎每个地方都受到过地震的侵扰。 地震是一种破坏力很大的自然灾害，除了直接造成房倒屋塌和山崩、地裂、砂土液化、喷砂冒水外，还会引起火灾、爆炸、毒气蔓延、水灾、滑坡、泥石流、瘟疫等。除此之外，地震还会带来，主要有： 1.火灾：由房屋倒塌、煤气泄漏和明火引起；
2.水灾：由水坝决口或山崩壅塞河道等引起； 3.毒气泄漏：由建筑物或装置破坏等引起； 4.瘟疫：由震后生存环境的严重破坏所引起。 地震是地壳快速释放能量过程中造成的震动，期间会产生地震波，其中地震波又分为S波及P波。地震可由地震仪所测量，地震的震级是用作表示由震源释放出来的能量，通常以“里氏地震规模”来表示；烈度则透过“修订麦加利地震烈度表”来表示，某地点的地震烈度是指地震引致该地点地壳运动的猛烈程度，是由震动对个人、家具、房屋、地质结构等所产生的影响来断定。在地球的表面，地震会使地面发生震动，有时则会发生地面移动。震动可能引发山泥倾泻甚或火山活动。如地震在海底发生，海床的移动甚至会引发海啸。 （一）什么叫地震灾害 1、地震灾害。强烈的地震，会引起地面强烈的振动，直接和间接地对社会及自然造成破坏。直接破坏如：由于地面强烈震动引起的地面断裂、变形、冒水、喷沙和建筑物损坏、倒塌以及对人畜造成的伤亡和财产损失等等。这种由地震引起的破坏，统称为地震灾害。 2、地震次生灾害。地震次生灾害是指：由于强烈的地震使山体崩塌，造成滑坡和泥石流；水坝河堤决口造成水灾；震后造成瘟疫流行；引燃易燃易爆物造成火灾、爆炸；由于破坏管道造成毒气泄漏；细菌和放射性物质的扩散对人畜生命造成威胁等等。