土體液化

目前，在工程應用中存在著不同的液化定義，它反映了土液化性質的複雜性和不同研究者對液化的不同理解以及所採用的不同液化試驗方法和判定標準。因此，了解不同液化的定義及其區別與聯繫是很重要的。

飽和砂土和少黏性土在動力、靜力或滲流作用下從固體狀態轉變為液體狀態的行為和過程稱為液化。這種土體由固態向液態轉化的機理是因為該土體在鬆散條件下受上述外部作用后，體積趨於壓縮土中孔隙水壓力逐步增大和有效應力逐步減小直至為零從而失去抗剪能力的結果。

動荷載作用下飽和土中超靜孔隙水壓力首次上升至與初始固結有效應力相等時的狀態稱為初始液化。初始液化表示的是一種臨界狀態，它的發生不涉及隨後土可能產生多大變形；然而它對評價隨後土行為的各種可能形式是一個有用的基礎。

飽和松砂和密砂在均等固結壓力條件下受到循環剪應力作用都有可能發牛初始液化，但兩者產生初始液化的過程和初始液化后的變形性態不同。

微觀液化、宏觀液化與滲流液化

(1)微觀液化(micro liquefaction)。通常是指在試驗室利用動三軸、動單剪或動扭剪儀來模擬土體中一個初始狀態已知的單元體在受循環荷載作用后所產生的液化現象。

(2)宏觀液化(macro liquefaction)。通常是指在工程場地發生的宏觀液化破壞現象，如液化引起地基的噴砂冒水、地面下沉、側向位移、建築物傾斜或傾倒、地中構築物上浮、震後土坡的滯后滑動等。

(3)滲流液化(seepage liquefaction)。泛指所有由於滲流作用而引起的土液化現象。發生滲流液化之處水力梯度達到臨界水力梯度，土體的有效應力為零，符合液化的物態轉變條件。滲流液化有些與地震無關，有些則與地震有關，前者如岸邊、壩下游或基坑開挖過程中可能發生的流砂現象，後者如地震引起的地表噴砂冒水(砂沸)以及土坡的滯后滑動。

地震引起滲流液化及其破壞的機理主要是地震在飽和土體中產生的剩餘孔隙水壓力分佈不均勻，地震作用停止以後，在孔壓差的作用下產生不穩定滲流流動，土中剩餘孔隙水壓力由高孔壓區向低孔壓區逐漸擴散，使液化區逐漸擴大。當液化擴展範圍較小時，在地表看不到宏觀的液化現象，反之，則會觀察到上述宏觀液化現象。

影響液化的因素較多，目前丁二程中對水平場地的液化判別，主要考慮以下三方面因素：①土性條件，主要是土的類型、顆粒特徵、密實度及滲透性等；②環境條件，主要是砂層的地下水位的埋深，它們表徵液化前可液化土的初始靜應力狀態；③地震作用，主要表現在震級、震中距或地震烈度的大小。根據歷史地震提供的經驗，找出液化發生時各種因素的界限指標，即可對給定場地在預期地震作用下液化發生的可能性進行單項指標的分析，為場地液化的初步判定或綜合判定提供依據。

土體在地震作用下發生液化，嚴重時噴沙冒水，會造成建築物的嚴重破壞。因而壩體及地基中土體液化可能性分析是土石壩抗震分析和安全評價的重要內容。

土體液化是一種相當複雜的現象，它的產生和發展存在著許多影響因素，如土的密度、結構、飽和度、級配、透水性能以及初始應力狀態和動荷載特徵等。對於土石壩及地基的土體液化可能性的判別方法，目前主要有以下幾類：

(1)經驗法：主要是根據過去地震時土體液化的表現和相關資料，長期經驗積累形成的方法，包括規範法。

(2)地震總應力抗剪強度法：根據試驗室測定的土體地震總應力抗剪強度進行分析，就是將計算得到的現場地震總剪應力與實驗室測定的地震總應力抗剪強度相對比的方法。

(3)動剪應力對比法：就是將計算得到的現場地震剪應力與實驗室測定的抗液化剪應力相對比的方法，包括Seed簡化法等。

(4)孔壓比法：根據地震過程中的孔壓比進行判斷的方法。