土壤液化

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1964年新潟地震中因土壤液化傾倒的房屋
2011年基督城地震中因土壤液化下沉的房屋
2011年基督城地震嚴重液化的道路

土壤液化(英语soil liquefaction)是地震工程的一个术语,指在外力的作用下,原本是固态土壤变成液态,或变成粘稠的流质。土壤液化主要出现在分布深度较浅,饱和的疏松细砂、粉土质砂或粘土,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,导致空隙内水压升高,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。

最容易发生的液化的土壤是年代比较轻(冰河时期,近一万年)的细沙,或颗粒相当且排列整齐的泥土中,地层只有数尺厚,富含水分。这样的地形通常可以在河岸、海岸或因风力而堆积而成的沙丘中找到。土壤液化的例子包括流沙流粘土浊流地震液化

地震液化[编辑]

地震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干薄的地面,水压会有可能带着沙土喷出地面,这就是所谓的“喷沙”。

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,液化的地标失去了承重能力,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去有可能是干爽结实的,但是如果压力改变或是受到突然的震荡,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。