饱和砂土液化机理

一般饱和砂层在外力作用下，不存在超孔隙水压力，砂结构已经稳定，全部外力均由砂骨架承担。就是说，超孔隙水压力为零，而有效应力等于总应力。在地震作用下，砂粒产生滑移，把一部分原来由砂骨架承担的力转移给孔隙水，引起超孔隙水压力增加和有效应力减少。有效应力减少便引起砂骨架的回弹。由于地震作用历时短以及其它原因，孔隙水来不及消散，实际上可看作是不排水情况。又由于水的体积可以看作是不可压缩的，对砂骨架来说，它恰好起了刚性支座的作用。水的体积实际上不可压缩，因而砂骨架体积不变，水实际上不能承受剪力，全部剪力势必由砂骨架承担。这样，便导致在地震作用下，砂粒滑移——孔隙水压力增加——有效应力减少——砂骨架回弹这一现象的发生。

地震动力是一种循环作用，在每一次循环中，由砂粒滑移引起的体积减少，在数量上都等于由回弹引起的体积增加，这一过程持续到可恢复的弹性应变能完全释放为止。一旦可恢复的弹性应变能完全释放，即产生液化。在这一过程中，虽然由于砂结构的总体积保持不变，砂骨架孔隙的体积也没有改变，但却造成了砂骨架的松驰，结果使有效应力归于零，而孔隙水压力等于总压力，这就意味着饱和砂土抗剪强度的丧失。

地震过后，由于喷水冒砂和其它途径的排水，超孔隙水压力总是要消散的，于是砂层在原来的压力下又重新固结，逐渐达到稳定状态。这时，砂层中超孔隙水压力又恢复到零，整个外力又重新由砂骨架承担，即有效应力等于总应力。这些都和地震前的稳定状态一样，不同的是砂骨架经过地震动力的扰动，固结后砂层要较前趋于密实，表现为地面下沉。

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责任编辑:孙殿伟