土壤液化
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土壤液化(英語:Soil liquefaction)是地震工程的一个术语,指土壤因地震的壓密作用,造成原本在深層土壤的水份被擠壓到表層,土壤顆粒間的有效應力下降為零,土壤失去剪應力強度,呈現如液態的狀況。當地表承受不住地下水的壓力時就會破裂[1]。
土壤液化主要出现在分布深度较浅,充滿水的砂質土壤或粘土,且其底部排水较差。通常在外力反复震荡下(如地震),松散的土壤因受到压缩,内部空隙减小,而擠壓孔隙水,导致空隙内水压升高,砂粒間的結合力減少或消失。当水压升高至超过土壤内承受的外部压力时,加上水分不能从地底排出,就会产生土壤液化。液化時砂與水混和成如泥漿般的液體,使土壤失去支撐力,造成房屋傾斜、地層下陷、地下管線破裂或上浮[2]。
最容易发生的液化的土壤是年代比较轻(如近一万年的冰河时期)的细沙,或颗粒大小相当且排列整齐的泥土中,地层只有数尺厚,富含水分。这样的地形通常可见于河岸、海岸、舊河道填土造屋、海埔新生地[2]或因风力而堆积而成的沙丘中。土壤液化的例子有流沙、流粘土、浊流和地震液化等。
定義
[编辑]當土壤受到剪切應力時,其相互之間的有效應力趨於零,稱為土壤液化[2]。有效應力指的是土壤顆粒之間的摩擦力。
地震液化
[编辑]地震液化是城市地震危害的主要来源。震荡致使孔隙水的压力增加,土壤的剪力强度降低,从而使沙粒的表面张力减小。如果地表刚好有一层較薄的地面,水压会有可能带着沙土喷出地面,这就是所谓的“喷沙”[2]。
流沙
[编辑]流沙的成因是充满水分的松软泥沙,并受到外力的刺激。当水分被沙堆包围不能泄去时,水和沙就形成了不能承受重量的液态土质。流沙可因静态水、上涌水(如地下水)或地震等因素形成。在有上涌水的情况下,水的冲力抵消了重力,致使泥沙颗粒悬浮。在发生地震的情况下,震动会加大地表水的水压,导致了砂石的液化及泥沙的堆积。这两种情况,液化的地表失去了承重能力,导致地表坍塌或者地面建筑物倾斜。
包含水分的沙土外表看可能乾爽结实,但如果压力改变或受到突然震荡,泥沙颗粒之间的水向沙层上方滲透,逼迫沙粒分开,沙堆擴大。这时沙粒之间会形成一層水墊,形成流沙。陷入流沙的物体会下沉,直至于与流沙比重相当的深度,并因浮力悬浮于该深度。
發生案例
[编辑]![阪神大地震时的土地液化](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/67/Minatojimanakamachi_c184.jpg/220px-Minatojimanakamachi_c184.jpg)
日本
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- 1964年6月16日 新潟地震
- 信濃川河畔以及新潟機場等地发生。
- 1995年1月17日 兵庫縣南部地震(阪神大地震)
- 神戸市的港灣人工島・六甲人工島等地大量液化現象。
- 2004年10月23日 新潟縣中越地震
- 小千谷市和長岡市、与板町、柏崎市等地建于水田和湖泊上方的楼房地基发生土地液化。
- 2011年3月11日 東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)
- 在關東地區1都6県96市町村发生土地液化现象[3][4]。
2016年4月16日 熊本地震
2018年9月6日 北海道胆振东部地震
- 札幌市清田区里塚,北广岛市大曲並木地区等发生土地液化。此外,札幌市东区东15丁目屯田通的部分路段(札幌市营地下铁东丰线荣町-环状通东段及北侧的道路)约4km区间地铁上方道路发生陷落、液化等现象[6]。
美洲
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e3/LomaPrieta-Marina2.jpg/200px-LomaPrieta-Marina2.jpg)
紐西蘭
[编辑]- 2011年 坎特伯雷地震
- 基督城內發生。
台灣
[编辑]2016年高雄美濃地震,土壤液化造成台南市安南區溪頂里部分民宅傾倒。 以內政部土壤液化公布圖,六都當中的密集都會區,以台中市最沒有土壤液化風險。
參考資料
[编辑]- ^ 報告立委!土壤液化不是一指插下去. [2016-02-15]. (原始内容存档于2016-02-24).
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 土壤液化成因、災害與復建- 中央地質調查所 (PDF). [2016-02-16]. (原始内容存档 (PDF)于2016-02-21).
- ^ 国土交通省 関東地方整備局 企画部 広域計画課. 在日本東北太平洋地震關東地區的土壤液化現象實際調查結果. 防災. 国土交通省 関東地方整備局. [2012-02-05]. (原始内容存档于2011-12-27).
- ^ 大成建設 船原英樹. 1.過去的地震與液化現象. 防災. 耐震性. 2012-03-14 [2016-02-21]. (原始内容存档于2021-05-15).
- ^ 平成 28 年熊本地震に関する報告書 (PDF). 東北大学 災害科学国際研究所. 2012年4月 [2020-02-23]. (原始内容 (PDF)存档于2021-11-10) (日语).
- ^ 札幌東15丁目屯田通 要の市道 復旧いつに. 北海道新聞. 2018年9月16日.
延伸閱讀
[编辑]外部連結
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