砂土液化(sand liquetaction)

饱和砂土和部分粉土在振动作用下，抗剪强度骤然下降至零而变成粘滞液体的现象，是土力学的研究内容。以有效应力表示的砂土抗剪强度为。式中σ、σ´分别为土剪切面上的总应力和有效应力；u为孔隙水压力；ψ´为土的有效内摩擦角。饱和砂土在振动荷载作用下，总应力σ不变，因孔隙水不能迅速排出，导致孔隙水压力u增加。当u增加到σ时，r_f=0，砂土即丧失抗剪能力而液化。影响饱和砂土液化可能性的主要因素有土的类型、密实程度、初始限制压力、动荷载大小和作用持续时间。

判定方法    

最常用的方法有剪应力对比法和经验对比法。

(1)剪应力对比法。

判别步骤：计算土层中各不同深度处由于地震引起的周期剪应力L，；在试验室内用代表性砂样在限制压力作用通过振动液化试验，测定砂土液化所需的周期剪应力，即所谓抗液化剪应力r_av；对于深度上的任一点对比矗，和r_L的大小，如果r_av≥r_L，则该点就发生液化，如果r_avL，则不发生液化。将砂土层沿深度代表点的地震平均剪应力r_av和抗液化剪应力r_L的两条曲线绘于同一图中，便可确定液化区范围(图1)。地震平均周期剪应力可由动力反应分析法和简化计算法算得。

用动力反应分析法计算出来的任何深度处的地震剪应力时程曲线是不规则的。为便于分析，需将这种曲线变换为等效的某种周次的均匀剪应力曲线，从而求出等效均匀剪应力矗，，地震剪应力随时间的变化如图2所示。

简化计算法是美国西特(H．B．Seed)提出的，在估算r_av时不需要使用时程曲线，而是直接按最大地面加速度a_max该点的深度h、土的重力密度γ进行估算，算式如下：

式中g为重力加速度；r_d为应力折减系数，其值小于1。

在使用简化法时，r_L可按砂土层的相对密度、地震震级等资料加以估计，而不需进行振动液化试验。简化法在平坦非斜坡场地一般可满足实用要求。

(2)经验对比法。

将以往地震时发生液化的砂土的成层条件和一些物理力学性质指标作为判别标准。中国在此基础上得出的经验是：地质年代为第四纪晚更新世(Q₃)及其以前的土，不会发生液化；粉土的粘粒含量百分比大于一定数值即可判为不液化土；上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合一定条件时，也可不考虑液化对建筑物的影响。常用的经验对比法是以标准贯入试验击数N_63.5判别液化的可能性。即以实测N_63.5值和液化判别标准贯入锤击数临界值N_cr，进行比较，N_63.5cr，时，判定为可液化土。N_cr的计算式按影响土层液化的主要因素，由以往的地震调查资料和试验测试资料经统计分析得出。

抗液化措施    

增加砂土的密度；加大可液化土层的上覆压力，以减少砂土层液化的可能性。常用的方法有振冲法、砂桩挤密法、强夯法等；也可用垫层或全部置换液化土层加以处理。