用下,各颗粒就都处于运动状态,它们之间必然产生相互错动并调整其相互位置,以便降低其总势能最终达到最稳定状态。如振动前砂体处于紧密排列状态,经震动后砂粒的排列和砂体的孔隙度不会有很大变化,如振动前砂土处于疏松排列状态,则每个Р颗粒都具有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。? 如果砂土位于地下水位以上的包气带中,由于空气可压缩又易于排出,通过气体的迅速排出立即可以完成这种调整与变密过程,此时只有砂土体积缩小而出现的“覆陷”现象,不会液化。如果砂土位于地下水位以下的饱水带,情况就完全不同,此时要变密就必须排水。地层的振动频率大约为1一2周期/秒,在这种急速变化的周期性荷载作用下,伴随每一次振动周期产生的孔隙度瞬时减小都要求排挤出一些水,Р如砂的渗透性不良,排水不通畅,则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。应排除的水不能排出,而水又是不可压缩的,所以孔隙水必然承受由孔隙度减小而产生的挤压力,于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力(excess pore water pressure)。前一个周期的剩余孔隙水压尚未消散,下一周期产生的新的剩余孔隙水压力又迭加上来,故随振动持续时间的增长,剩余孔隙水压会不断累积而增大。? 已知饱水砂体的抗剪强度τ由下式确定:? τ=(σn-pw)tgφ= σ0· tgφР式中:pw为孔隙水压;σ0为有效正压力。在地震前外力全部由砂骨架承担,此时孔隙水压力称中性压力,只承担本身压力即静水压力。令此时的空隙水压力为pw0,振动过程中的剩余空隙水压力为△pw,则振动前砂的抗剪强度为:? τ=(σ-pw0)tgφ? 振动时: τ=[σ-(pw0+△pw)]tgφ(7-1)? 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。
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