工程地质学 第四章 砂土地震液化工程地质研究
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第一章绪论1、概念(1)、工程地质学研究人类工程活动与地质环境之间相互制约的关系,以便科学评估,合理利用,有效改进和妥善保护地质环境的科学。
(2)、工程地质条件指工程建筑物所在地区与工程建筑有关的地质环境各项因素的综合。
(3)、工程地质问题工程建筑条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。
(4)、岩土工程土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。
2、简述人类活动与地质环境的关系(1)地质环境对人类活动的制约①影响工程活动的安全②影响工程建筑的稳定性和正常使用(2)人类活动对地质环境的制约(工程活动破坏地质环境)(3)工程活动与地质环境之间的相互制约人类开采矿产会对地质环境造成破坏,形成各类地质灾害。
地质环境影响人类工程活动,比如工程建设必须作地下水保护论证、渗漏评价、地质灾害危险性评估、压覆矿产调查等等3、工程地质条件主要包括哪些?①岩土类型及性质(地层岩性与性质)②地质构造(断层、褶皱、节理等)③地形地貌(平原、丘陵、山区等)④水文地质(地下水成因、埋藏、动态、成分等)⑤不良地质现象(滑坡、岩溶、泥石流等)⑥天然建筑材料(砂砾、石块等)4.工程地质问题主要包括哪些?①区域稳定性问题②地基稳定性问题③斜坡稳定性问题④围岩稳定性问题5.工程地质学的研究内容和任务是什么?(1)区域稳定性研究与评价一由内力地质作用引起的断裂活动,地震对工程建设地区稳定性的影响(2)地基稳定性研究与评价一指地基的牢固,坚实性(3)环境影响评价一指人类活动对环境造成的影响总的来说就是研究工程建设与地质环境的相互制约关系,促使矛盾转化和解决,既保证工程安全,经济,正常使用,又合理开发和利用地质条件6.说明工程地质在土木工程建设中的作用。
建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工程的设计方案类型,施工工期的长短和工程投资的大小,影响基础建设7•何谓不良地质条件?为什么不良地质条件会导致建筑工程事故?对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象,如崩塌,滑坡,泥石流等;它们既影响场地稳定性,也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。
探讨砂土液化危害及地基处理措施大家好,我是勘查2班的李浩男。
今天主要讲一下砂土液化在工程建设方面的危害及防护措施。
中国是一个多地震的国家。
在过去的多次强震中,砂土液化引起的各种灾害已成为一种不可忽视的震害现象。
近年来,随着地震活动的发生,特别是发生在1964年日本新泻的7.6级地震,因为河岸附近液化砂土面积大,大量的建筑物被损坏,倒塌毁坏房屋2130栋, 6200栋建筑受损,31200栋受到轻度损伤。
在我国邢台1966年发生的6-7级地震,也在涤阳河附近很大面积的发生了砂土液化,并引起喷砂导致大量的堤坝崩溃,河道建筑物被破坏。
1975年海城发生7.3级地震和唐山的7.8级地震均造成大量的液化砂。
其中唐山地区发生两次特大地震,震后几分钟地面开始发生大面积的砂土液化、喷水冒沙数小时,导致地表开裂下沉,最终使建筑物陷入裂缝当中。
其他国家,如:美国阿拉斯加地震时大量饱和砂土液化引起各类建筑物遭到严重破坏,也极大地推动了人们对砂土液化特性的探索和研究。
2 砂上的液化机理分析由于地震的荷载作用会使饱和砂土发生液化,其根本原因在于:一是基础的压实度不足,孔隙水压力在动态荷载作用下上升,大大降低了土体的有效应力,使颗粒一直处于悬浮状态,导致地基承载力不足,变形增大;二在地震荷载作用下孔隙水压力的消散时间会变得更长,从而造成喷砂或由使砂土从固体状态变为液体流动状态,液化过程如图1所示。
液化过程示意在地震作用下,饱和砂土内颗粒收到的惯性力作用不同,因此在新的应力对土粒间的接触点产生新的应力,当这种压力超过一定值时,就会破坏土壤颗粒之间的原始连接,土壤结构可能会突然崩溃,土粒之间脱离接触。
同时,由于荷载的突然作用,孔隙水排出不及时(相当于不排水状态),引起孔隙压力上升,造成一定的损失,土体强度降低甚至出现疏松砂(泥)状态。
饱和砂土土体振动液化后,孔隙水压力逐渐降低,土量沉降形成堆积。
3 影响砂土液化的原因及判别3.1 砂土液化的判别(1)当抗震设防烈度为7~9级时,若在场地发现有饱和砂土以及粉土时,就应该及时的对土层液化进行判断。
3 砂土的振动液化3.1 概述3.2 砂土液化的原因和机理3.3 影响砂土液化的因素3.4 砂土液化可能性的判别3.5 砂土振动液化试验3.6 防止砂土振动液化的措施3.1 概述砂土液化是地震地质灾害的重要类型之一,而人们对地震砂土液化现象的认识也是由来已久,如黄文熙先生在《砂基和砂坡的液化研究》(1984)一文中就曾引述了我国宋代沈括的名著《梦溪笔谈》中关于“活沙”之说的论述:“予赏过无定河,度活沙,人马履之,百步外皆动,……然如人行幕上。
其下足处虽甚坚,若遇其一陷,则人马驰车,应时皆没,至有数百人平陷无孑遗者。
或谓,此即活沙也”。
3.1 概述1964年的日本新泻地震、1964年美国阿拉斯加地震,同期我国1961年的巴楚地震、1966年的邢台地震等,都产生了大量砂土液化的现象和工程破坏,引起了人们的高度重视,此后国内外关于地震砂土液化的研究逐步开展起来,成为新的热点研究课题。
砂土液化成为地震工程学或土动力学的重要组成部分,成为具有重要理论和现实意义的领域,获得了较为丰硕的研究成果。
3.1 概述1964年日本新泻地震(Nigata)中砂土液化造成的建筑物倾倒3.1 概述美国El Centro ,CA地震中的喷砂冒水(1979)3.1 概述阪神地震(1995)岸边大面积砂土液化,并伴有严重的滑移和开裂3.1 概述砂土液化造成的道路倾斜和路面开裂3.1 概述阪神地震(1995)砂土液化造成的路面沉降3.1 概述Olympia, Washington, 2001 形成的地面沉降3.1 概述地震砂土液化造成的地面沉降3.2 砂土液化的原因和机理从物质状态而言,可以分为固体、液体和气体。
物质在固体状态时具有剪切刚度(剪切模量G>0)和抗剪强度(τf>0),所以在重力场内能够“自我”保持一定形状,但是液体状态则不能“自我”保持一定的形状,因为后者在状态分类中属于没有剪切刚度(G= 0)和抗剪强度(τf= 0)的物体。