7-地震导致的区域性砂土液化

专题（四）文化建设7-地震导致的区域性砂土液化2-3岁开始培养孩子对因果关系的认识，让孩子看看吹风能使小风车旋转，还能使小盆里的水出现波纹，将肥皂水吹出五颜六色的肥皂泡。这可激发孩子的好奇心，激发其学习探究的热情，促进认知发育。还可以进行归类练习，比如教孩子按某种性质练习分类。可按照物种分类，将动物和植物归类，还可按照颜色、形状、大小、用途分类等等，以提高孩子归纳、概括的能力。在孩子2岁半到3岁之前，大人要增加一些有趣的思维游戏，比如序列的学习、最简单的加与减。序列学习，大人准备红蓝两种颜色的珠子，在桌子上先摆放一个蓝色的，在蓝色的旁边放一个红色的，红色的旁边放一个蓝色的，接着一个红色的，让宝宝仔细看好，并且大人一边操作，一边说出珠子的颜色。重复两次以后，让孩子按照这样的排序选择下一个珠子，并放好。随着训练的次数增多，要适当加大难度，增加颜色，增加数量。细细品味《去年的树》，一种哀婉动人的心绪会萦绕在我们心头，久久挥之不去。究竟是什么打动了我们的心？《去年的树》是一个关于友谊的故事，但它的构思却与众不同：故事刚交待了鸟儿和树的友谊，树就从故事中退出了。作者的叙述主线完全落在了鸟儿身上，让鸟儿信守诺言，去追寻树的踪迹。故事的结局让我们心灵震颤——鸟儿找到的已经不是当年枝叶繁茂的大树，而是朋友的躯体点燃的灯火，尽管这样，鸟儿还是对灯火唱起了这个故事打动我们的不只是鸟儿的信守诺言，而是一种生死不渝的友谊。当友谊超越了生死的界限，就成为感人肺腑的永恒情怀，成为巨大的精神力量。我觉得这是这个童话人文内涵的主导倾向，它有别于其他歌颂友谊的课文，具有独到的教育价值。当我第一遍读文本时，我觉得这篇作品的主旨在“环保”上：要爱护树木，保护树木，不应该乱加砍伐。但再读几遍后，我认为作为文学作品，这篇童话更为重要的，在于非常生动地叙写并歌颂了人与人之间存在的深厚的爱意、纯真忠诚的友谊。小鸟对着灯火歌唱着，树变成火柴，这是有形的，可是当变成火光，就是无形的，小鸟为什么还要歌唱？小鸟对着不可触摸的，已经飘逝的火光唱歌，明明知道它已经不会回答了。这是尽心，这是牵挂，这是深厚的爱意，这是纯真的友谊，这是对自己的爱负责。”虽然我对文本的解读是到位的，但在教学中，对引导学生体会小鸟的信守诺言做得不到位，感觉太突兀了，学生还不明白。二、重视整体把握和时间的安排对要进行的每一个教学环节先进行估计，想想这一个步在课堂中我试图把学生带入文本，带入作者的心灵。因此，我把指导学生朗读作为重点，让学生带着忧伤，带着对大树的同情深深的去体会，去感悟。因为方法到位，大胆放手，课堂基本达到了自己想要的那种境界。珍视学生独特的感受。在最后３个自然段的学习中，我提出问题：小鸟深情地注视着油灯的火苗，然后为火苗唱起了去年的那支歌。那是什么朋友一生一起走，那些日子不再有。一句话一辈子，一生情一杯酒。朋友不曾孤单过，一声朋友你会懂。还有伤还有痛，还要走还有我。同学们畅所欲言，有的说，有的唱，课堂气氛达到了高潮。朋友一生一起走，那些日子不再有。一句话一辈子，一生情一杯酒。朋友不曾孤单过，一声朋友你会懂。还有伤还有痛，还要走还有我。同学们畅所欲言，有的说，有的唱，课堂气氛达到了高潮。歌，你能知道吗？朋友一生一起走，那些日子不再有。一句话一辈子，一生情一杯酒。朋友不曾孤单过，一声朋友你会懂。还有伤还有痛，还要走还有我。同学们畅所欲言，有的说，有的唱，课堂气氛达到了高潮。7-地震导致的区域性砂土液化7.1基本概念及研究意义一、基本概念砂土——无粘性土：干砂土振动密实效应饱水砂土振动液化1、砂土液化对于饱和砂土，在振动荷载的作用下，空隙水压力上升到使砂粒间有效正应力降为零时，砂体就会悬浮于水中，砂体也就完全丧失了强度和承载能力，这就是砂土液化。饱水的粉细砂或轻亚粘土在地震力的作用下瞬时失掉强度，由固态变成液体状态的力学过程砂水悬浮液在上覆土层压力作用下，可能冲破土层薄弱部位喷到地表，这就是喷水冒砂现象。地震引起的砂土液化实例1964年6.16，日本新寫发生7.5级地震，因地基土发生液化造成破坏。2019年1.17，发生在神户的李氏7.2级地震造成桥梁地基及结构破坏。二、砂土液化引起的破坏涌出的砂掩盖农田，压死作物，使沃土盐碱化、砂质化，同时造成河床、渠道、径井筒等淤塞，使农业灌溉设施受到严重损害。1、涌砂7.1基本概念及研究意义一、基本概念

砂土——无粘性土：干砂土振动密实效应饱水砂土振动液化1、砂土液化

对于饱和砂土，在振动荷载的作用下，空隙水压力上升到使砂粒间有效正应力降为零时，砂体就会悬浮于水中，砂体也就完全丧失了强度和承载能力，这就是砂土液化。饱水的粉细砂或轻亚粘土在地震力的作用下瞬时失掉强度，由固态变成液体状态的力学过程

砂水悬浮液在上覆土层压力作用下，可能冲破土层薄弱部位喷到地表，这就是喷水冒砂现象。

地震引起的砂土液化实例1964年6.16，日本新寫发生7.5级地震，因地基土发生液化造成破坏。2019年1.17，发生在神户的李氏7.2级地震造成桥梁地基及结构破坏。二、砂土液化引起的破坏

涌出的砂掩盖农田，压死作物，使沃土盐碱化、砂质化，同时造成河床、渠道、径井筒等淤塞，使农业灌溉设施受到严重损害。1、涌砂

地震液化机制远比一般振动液化复杂。地震液化:先后相继发生的振动液化+渗流液化7.2地震时砂土液化机制一、振动液化如振动前砂土处于紧密排列状态如果砂土位于地下水位以上的包气带中如果砂土位于地下水位以下的饱水带振动液化

受振动时，每个颗粒都受到其值为振动加速度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。颗粒间没有内聚力或内聚力很小，在惯性力周期性反复作用下，各颗粒就都处于运动状态，振动前紧密状态，震后排列和孔隙度不会有很大变化，振动前疏松状态，比紧密排列高得多的势能，在振动加速度的反复荷载作用下，必然逐步加密，以期最终成为最稳定的紧密状态。砂土位于地下水位以下的饱水带，要变密就必须排水。急速变化的周期性荷载作用下，产生的孔隙度瞬时减小都要求排挤出一些水，

砂的渗透性不良，排水不通畅，前一周期的排水尚未完成，下一周期的孔隙度再减小又产生了。孔隙水必然承受由孔隙度减小而产生的挤压力，生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力(excessporewaterpressure)。随振动持续时间的增长，剩余孔隙水压会不断累积而增大。

空隙水压力为pw0，振动过程中的剩余空隙水压力为△pw振动前τ＝（σ-pw0）tgφ

振动时：τ＝[σ-（pw0+△pw）]tgφ随△pw累积性增大，最终pw0+△pw＝σ，此时砂土的抗剪强度降为零，完全不能承受外荷载而达到液化状态。振动液化形成超空隙水压力二、渗流液化渗流液化：水自下而上形成水头差，并产生自下而上的渗流，动水压力推动砂粒向悬浮状态转化，砂粒处于失重状态，甚至向上运动。渗流液化

饱和砂土，在强烈地震作用，振动液化，使空隙水压力迅速上升，产生上、下水头差和孔隙水自下而上的运动，动水压力推动砂粒向悬浮状态转化，形成渗流液化使砂层变松。●没有不透水盖层的情况下出现冒水，上部砂层松胀、强度丧失，但不喷水冒砂。裂缝处出现冒砂现象；●有不透水的粘土盖层，剩余水压由两个部分组成，液化层的骨架和盖层的压力。剩余空隙水压力超过盖层强度，或盖层裂隙才有沿裂缝产生喷水冒砂，渗流液化局限于喷砂口附近。

地表无覆盖层时，产生遍地冒水、上部砂层松胀、强度丧失。不产生喷水冒沙。

地表有不透水粘土盖层，形成暂时承压水。一旦压力突破盖层，产生喷水冒沙。剩余空隙水压力：Pwe=(r-rw)M1+rgM27.3区域性砂土地震液化的形成条件

砂土层：砂土的成分、结构以及饱水砂层的埋藏条件。地震方面主要是地震的强烈程度和持续时间。

从砂土地震液化机制的讨论，砂土层本身和地震这两方面具备一定条件才能产生砂土液化:一、砂土特性和饱水砂层埋藏条件及成因时代特征1、砂土特性高的剩余空隙水压力形成的必要条件：一是地震时，砂土必须有明显的体积缩小从而产生空隙水的排水二是向砂土外的排水滞后于砂体的振动变密，即砂体的渗透性能不良，不利于剩余空隙水压力的迅速消散，随荷载循环的增加,空隙水压力因不断累积而升高。表征砂土的液化条件的指标：

(1)砂土的相对密度

Dr=(emax-e)/(emax-emin)

相对密度愈大，需要愈大的震动强度或更多的振动循环次数N才能使它液化。

(2)砂土的粒径和级配

相对密度低并不是砂土地震液化的充分条件，有些颗粒比较粗的砂，相对密度虽然很低但却很少液化。

具备一定粒度成分和级配是一个很重要的液化条件。2、饱水砂土层的埋藏条件

直接在地表出露的饱水砂层最易于液化。(Pz=r-rw)*Z

如果饱水砂层埋藏较深，上覆土层的盖重足以抑制地下水面附近产生液化，液化也就不会向深处发展。Pz=rh+(r-rw)(Z-h)3、饱水砂层的成因和时代

颗粒细、结构疏松、上覆非液化盖层薄和地下水埋深浅等条件，而又广泛分布的砂体。近代河口三角洲砂体和近期河床堆积砂体，其中河口三角洲砂体是造成区域性砂土液化的主要砂体。

动力--地震加速度，地震愈强、加速度愈大，愈容易引起砂土液化。按不同烈度评价某种砂土液化的可能性。二、地震强度及持续时间

根据观测得出，在Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度烈度区可能液化的砂土的D50分别为0.05-0.15，0.03-0.25，0.015-0.5mm。地震烈度愈高，可液化的砂土的平均粒径范围愈大。又如，烈度不同的可液化砂土的相对密度值也不同，烈度愈高可液化砂土的相对密度值也愈大。

确切评价砂土液化的地震强度条件,需实测出地震时最大地面加速度，计算在地下某一深度处由于地震而产生的实际剪应力，再用以判定该深度处的砂土层能否液化。地震条件----地质条件---埋藏条件---土质条件7.4砂土地震液化的判别一、地震液化的初判条件1、地震条件震级(M)与液化最大震中距(Dmax)有如下关系：Dmax＝0.82×100.862(M-5)

由上式可以判定：如M＝5，则液化范围限于震中附近1km之内。（1）液化最大震中距我国地震文献中没有地震震级小于5级的喷水冒砂记录。震级5级震中烈度为VI度，故液化最低烈度为VI度。（2）液化最低地震烈度近年来历次地震震后调查发现，发生液化处所多为:

全新世乃至近代海相及河湖相沉积平原，河口三角洲，特别是洼地、河流的泛滥地带、河漫摊、古河道、滨海地带及人工填土地带等。2、地质条件喷砂冒水严重的地区，地下水埋深一般不超过3m，甚至不足1m，深为3-4m时喷砂冒水现象少见，超过5m没有喷砂冒水实例3、埋藏条件(1)最大液化深度：一般认为液化判别应在地下15m深度范围内进行。最大液化深度可达20m，但对一般浅基础而言，即使15m以下液化，对建筑物影响也极轻微。(2)最大地下水位深度：平均粒径(D50)为0.01-1.0mm；粘粒(粒径＜0.005)含量不大于10％；或15％。不均匀系数(η)不大于10；相对密度(Dr)不大于75％；级配不连续的土粒径＜1mm的颗粒含量大于40％；塑性指数(Ip)不大于10。液化土的某些特性指标的限界值为:4、土质条件凡经初步判别认为有可能液化或需考虑液化影响的饱和砂土或粉土，都应进行以现场测试为主的进一步判别。二、现场测试法标贯判别（常用方法）静力触探判别剪切波速判别液化临界标准贯入击数Ncr：1、标贯判别法Ncr=N0[1+0.1(ds-3)-0.1(dw-2)](3/pc)0.5

=N0[0.9+0.1(ds-dw)](3/pc)0.5

式中：pc为粘粒含量百分数，小于3或砂土时取3。ds为砂土层埋深。dw为地下水埋深。烈度震中距ⅦⅧⅨ近震61016远震81218将砂层埋深（ds）为3m、地下水埋深（dw）为2m作为基本情况，求出不同烈度情况下液化与不液化的标准贯入击数基准值N0。《工业民用建筑抗震设计规范》GBJ11-892、剪切波速判别利用剪切波速Vs与标贯击数N值之间的相关性（Vs＝100N0.2

），可以将以N为判据的判别式转换为以Vs为判据的判别式。为液化临界剪切波速；为液化临界剪切波速基准值与N0的对应值N0

6810121618（m/s）145150160165