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工程案例

  1. 液化及液化灾害
  液化是指平时很坚硬的地基由于地震的作用变为泥水状态的现象。请看图1,从左开始,地基很牢靠地支撑着建筑物、地震时的状态、液化时的状态。如图所示,平时砂粒之间组成结实的骨格构架来支撑上部的建筑物。但是,地震时这个骨格构架受到摇动,最后其间的结合受到破坏。骨格构架的破坏使砂粒成为单个的状态,失去了支撑建筑物的能力。这就是液化现象。

  
               图1 液化状态

  但是并不是所有的地基都会液化。可以认为由岩石以及具有粘性的粘土所构成的地基是不发生液化的。发生液化的是以缓慢堆积的松散砂土为主体的地基,这是理解液化的第一点。

  
                图2液化现象
  喷砂、喷水是指砂或水顶破地基的软弱部分,喷出地面的现象。1964年的日本新泻地震时,新泻机场发生的大量的泥水喷出状态被很好的进行了摄像。观察喷砂、喷水的痕迹,非常相似于火山的火山口的状态,中央下陷、周围形成山的形状,喷砂口的直径有时可以达到几米。发生这种现象时,可以确定地基中发生了液化,也是肉眼确定液化的最好的证据。
  地基的侧向变形是指液化地层向某一方向大量移动的现象。据日本新泻地震时的记载,信浓川的护坡向着河的中心方向发生了8米的侧向变形。根据上升水压力能否即使消散,地基的变形不但在地震中发生,也可以在地震后继续变形。
  第二点就是液化只发生在被水饱和的地基中。由于地震而在地基中产生很大的孔隙水压力,在这期间随着水压力的上升砂粒间的结合逐渐被破坏,最后骨格构架完全被破坏,发生液化。岩石以及具有粘性的粘土所构成的地基是不发生液化的原因是因为粒子的结合比较强的缘故。地基发生液化会变成泥水状态,如下图所示。
地裂是由于地基局部变形的差异所引起地表的龟裂。地裂不一定全都是由液化引起的,伴随地基的变形,在地下水位以上的地基中也可发生地裂。
  对于平坦、广阔的地基,由于地基的液化可以发生地基沉降。这是由于地震时上升的水压力在消散时液化地基被压缩而引起的。当发生局部的地基液化时会发生地基沉陷。
  此外,由于液化使得地基变软,失去支承建筑物能力的现象也会发生。因为地基变成液体状态,像建筑物等较重的结构物沉入地基,而较轻的像检修井等结构物会发生上浮现象。
  
             图3 液化灾害
  2. 浙江萧甬铁路发生地基整体下沉事故
  事故原因:一砖瓦厂取土,造成铁路地基土体移位,路堤发生剪切破坏。
  2005年5月9日上午7时10分,浙江萧甬铁路余姚西至驿亭区间,由于地方一砖瓦厂取土,造成铁路地基土体移位,路堤发生整体下沉事故,导致铁路中断行车,杭州至宁波间途经该处的旅客列车受到影响。幸运的是,就在坍塌前几分钟,由吉林开往宁波的K75次列车刚刚从这段路轨驶过,没有发生人员伤亡。

  
  事故现场:150米左右的铁轨已经全部悬空,路基塌陷了10多米。在铁轨南面,15米高的路堤整体下沉,沿路的绿化带和路堤下的马路往南位移了至少5米。马路约两百米左右路段下沉超过1米,缝隙超过半米。
  抢修方案:做好地基处理——先修因移位而塌陷的公路,再通过公路运石方,把下陷后悬空的铁路填平,同时稳固拱起来的流泥土,保证土层不再流动。据估计,至少需要到上万吨泥土来填埋。

  

  3. 东莞塌楼事故
  事故原因:荷载增加导致地基承载力不足。
  广东东莞厚街镇2003年12月1日发生的重大塌楼事故原因已查明。广东省经贸委批复认定这是一起责任事故。这次发生在东莞市厚街镇赤岭村的重大塌楼事故造成12人死亡。调查查明,塌楼地点原本是一条店铺林立的商业街,有饭店、电话亭、服装店、五金店、通讯器材店等近20间。此违章楼房是建立在平房之上的,而平房下面则是一条人工排污通道,原本地基就不牢固,平房柱子很细,里面仅灌了三根钢筋支撑。但其业主见有利可图,违章在平房上加建了二层楼,导致压力过大而倒塌,三层楼房顿时夷为平地。

  

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