一、土体液化现象及其工程危害
土体液化是指饱和状态砂土或粉土在一定强度的动荷载总用下表现出类似液体的性状，完全失去强度和刚度的现象。
地震、波浪、车辆、机器振动、打桩以及爆破等都可能引起饱和砂土或粉土的液化，其中又以地震引起的大面积甚至深层的土体液化的危害性最大，它具有面广、危害重等特点，常会造成场地的整体性失稳。因此，近年来土体液化引起国内为工程界的普遍重视，成为工程抗震设计的重要内容之一。
砂土液化造成的灾害的宏观表现主要有如下几种：
（1）喷砂冒水。液化土层中出现相当高的孔隙水压力，会导致低洼的地方或土层缝隙处喷出砂、水混合物。喷出的砂粒可能破坏农田，淤塞渠道。喷砂冒水的范围往往很大，持续时间可达几小时甚至几天，水头可高达2～3米。
(2) 震陷。液化时喷砂冒水带走了大量土颗粒，地基产生不均匀沉陷，使建筑物倾斜、开裂甚至倒塌。例如，1964年日本新泻地震时，有的建筑物结构本身并未损坏，却因地基液化而发生整体倾斜；又如1976年唐山地震时，天津某农场高10m左右的砖砌水塔，因其西北角处地基土喷砂冒水，水塔整体向西北倾斜了6度。
（3）滑坡。在岸坡或坝坡中的饱和砂粉土层，由于液化而丧尸抗剪强度，使土坡失去稳定，沿着液化层滑动，形成大面积滑坡。1971年美国加利福尼亚州圣费南多坝在地震中发生上游坝坡大滑动，研究证明这是因为在地震振动即将结束时，在靠近坝底和黏土心墙上游处广阔区域内砂土发生液化的缘故；1964年美国阿拉斯加地震中，海岸的水下流滑带走了许多港口设施，并引起海岸涌浪，造成沿海地带的次生灾害。
（4）上浮。贮罐、管道等空腔埋置结构可能在周围土体液化时上浮，对于生命线工程来讲，这种上浮常常引起严重的后果。
二、影响因素
研究与观察发现，并不是所有的饱和砂土和少黏性土在地震时都一定发生液化现象，因此必须了解影响砂土液化的主要因素，才能作出正确的判断。影响砂土液化的主要因素有如下几种。
（1）土类。土类是一个重要的条件，粘性土由于有黏聚力c，即使孔隙水压力等于全部固结应力，抗剪强度也不会全部丧失，因而不具备液化的内在条件。粗颗粒砂土由于透水性好，孔隙水压力易于消散，在周期荷载作用下，孔隙水压力亦不易积累增长，因而一般也不会产生液化。只有没有黏聚力或黏聚力相当小的处于地下水位以下的粉细砂和粉土，渗透系数比较小，不足以在第二次荷载施加之前把孔隙水压力全部消散掉，才具有积累孔隙水压力并使强度完全丧失的内部条件。因此，土的粒径大小和级配是影响土体液化可能性的一个重要因素。试验及实测资料都表明：粉、细砂土和粉土比中、粗砂土容易液化；级配均匀的砂土比级配良好的砂土容易发生液化。有文献提出，平均粒径d50=0.05-0.09mm的粉细砂最易液化。而根据多处震害调查实例却发现，实际发生液化的土类范围还要更广一些。可以认为，在地震作用下发生液化的饱和土的平均粒径d50一般小于2mm，黏粒含量一般低于10%-15%，塑性指数Ip常在8以下。
（2）土的密度。松砂在震动中体积易于缩小，孔隙水压力上升快，故松砂比较容易液化。1964年日本新泻地震表明，相对密度Dr为0.5的地方普遍液化，而相对密度大于0.7的地方就没有液化。关于海城地震砂土液化的报告中亦提到，7度的地震作用下，相对密度大于0.5的砂土不会液化；砂土相对密度大于0.7时，即使8度地震也不易发生液化。根据关于砂土液化机理的论述可知，往复剪切时，孔隙水压力增长的原因在于松砂的剪缩性，而随着砂土密度的增大，其剪缩性会减弱，一旦砂土开始具有剪胀性的时候，剪切时土体内部便产生负的孔隙水压力，土体阻抗反而增大了，因而不可能发生易化。
（3）土的初始应力状态。在地震作用下，土中孔隙水压力等于固结压力是初始液化的必要条件，如果固结压力越大，则在其他条件相同时越不易发生液化。试验表明，对于同样条件的结压力是随着它的埋藏深度和地下水位深度而直线增加的，然而，地震在土单元体的中引起的动剪应力是随深度的增加却不如固结压力的增加来得快。于是，土的埋藏深度和地下水位深度，即土的有效覆盖压力大小就成了直接影响土体液化可能性的因素。前述关于海城地震沙土夜话的考察报告指出，有效覆盖压力小于50kPa的地区，液化普遍且严重；有效覆盖压力介于50-100kPa地方，液化现象较轻；而未发生液化地段，有效覆盖压力大多大于100kPa。调查资料还表明，埋藏深度大于20m时，甚至松砂也很少发生液化。
（4）地震强度和地震持续时间。室内试验表明，对于同一类和相近密度的土，在一定固结压力时，动应力较高，则振动次数不多就会发生液化；而动应力较低时，需要较多振次才发生液化，宏观震害调查亦证明了这一点。如日本新泻地区在过去三百多年中虽遭受过25次地震，但记录新泻及其附近地区发生了液化的只有3次，而在这3次地震中，地面加速度都在1.3m/s2以上。1964年地震时，记录到地面最大加速度为1.6m/s2，其余22次地震的地面加速度估计都在1.3m/s2以下。1964年美国阿拉斯加地震时，安科雷奇滑坡是在地震开始以后90s才发生的，这表明，要持续足够的振动持续时间后才会发生液化和土体失稳。根据已有的资料，就荷载条件而言，液化现象通常出现在7度以上的地震场地，或者说，地面水平加速度峰值01.g可以作为一个门槛值。同时，使土体发生液化的振动持续时间一般都在15s以上，按地震主频率值换算可以得到，引起液化的震动次数Neq=5-30，这样的振动次数大体上对应于地震震级M=5.5-8，这也就意味着，低于5.5级的地震，引起土层液化的可能性不大的。 2100433B
