这个对于道桥和建筑专业的工程师们,应该不陌生。
如果在四川地质调查局工作的工程师,应该对于土壤液化是很了解的,毕竟汶川地震就有过类似的事情。
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而谈到土壤液化,是因为委内瑞拉那场地震,不少房子都塌了。地震本身肯定脱不了干系,但搞地质的人研究来研究去,发现一个很重要的原因,就是地面底下的土出了大问题,这问题在地质学上有个专门的叫法,叫土壤液化。
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土壤液化是咋回事呢?咱们可以这么想。你带个小孩去海边玩,小孩光着脚踩在被海水打湿的沙滩上,使劲儿跺几脚,是不是就看到脚丫子周围的沙子开始往外冒水,脚也跟着往下陷?土壤液化说白了就是这回事儿,只不过规模要大得多,发生的时间也特别短。就是在地震那种剧烈的晃动下,原本踩上去硬邦邦的、里面又带着不少水分的沙土地,一下子就像泄了气的皮球,或者像一滩烂泥巴,完全没了支撑力。
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那为啥好端端的土会变成这样呢?也不是随便哪个地方都有这毛病,得凑齐三个条件才行。
首先,这土得是那种松散的、没什么黏性的砂土或者粉土,黏糊糊的胶泥反而没那么容易出事。然后,这地底下的水位得高,土里的那些小缝隙、小洞洞,都得让水灌得满满的,一点空气都不剩,这在专业上叫饱和状态。委内瑞拉那些受灾的地段靠近海边,地下水位本来就高,长期下来土里全是水。最后,就是地震的晃动得够劲儿,而且不能是哆嗦一下就完事儿,得持续晃一阵子。
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这三个条件都有了,地震一晃,那些松散的沙粒子就想着往一块儿挤,想把空隙里的水挤出去。可问题是地震来得太快,就那一眨眼的功夫,水根本来不及跑。这下好了,水全憋在里头,压力蹭蹭地往上涨。这股子压力可不讲道理,硬是把那些沙粒子给顶开了,粒子跟粒子之间没了摩擦力,等于是泡在了水里,浮了起来。土一旦变成这样,上面盖的房子就倒霉了,地基没了支撑,房子可不就往下陷、往一边歪,严重的直接就趴窝了。
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我们国家也是地震多发的国家,土壤液化这玩意儿不是啥新鲜事。说几个有名的吧,1976年的唐山大地震,液化范围大得惊人,据说有差不多两万五千平方公里那么大,这在近现代地震里头都算少见的。2008年汶川地震,在德阳那些地方也出现了典型的土壤液化带。还有2025年西藏定日县那次6.8级的地震,液化把公路那些基础设施破坏得够呛。
预防的办法呢,也不是没有。这里以四川地质调查局的案例为例子举例。
四川这个地方,地下水的毛病挺让人头疼,最典型的就是土壤液化,尤其是地震一来,那些含水的砂土突然就跟稀泥一样,站不住脚。为啥四川容易出这事?因为成都平原那一带,地下全是砂砾层,分布特别广,平时看着没事,一旦地动起来,水往外冒,土就软了,房子地基啥的都可能出问题。
历史上四川吃过好几次这种亏。最厉害的是2008年汶川那次8.0级大地震,那次造成的土壤液化范围是建国以来最大的,后来调查人员一共找到了118个液化点,分布在一个长500公里、宽200公里的狭长地带里。德阳、绵竹、什邡这些地方尤其严重,好多地方地面都裂开了,往外喷泥浆和砂子。到了2013年芦山又震了一回,7.0级,雅安雨城区那边也出现了同样的情况,说明这问题不是偶然的。
每次震后,中国地质调查局都会派人过去,专家组到现场看那些液化点,分析灾害到底怎么回事,然后给当地出主意怎么防。学者们还专门挑了几个典型区域做深入研究,比如德阳那边的胜利—果园村,还有板桥学校附近,他们打了钻,做了各种试验,发现那些会液化的土层主要是全新统时期的砾石层,也就是比较新形成的那一层。
研究还发现这些液化点的分布有规律,基本都集中在河谷底部和比较低的阶地上,而且这些点排成一条线,跟龙门山地震断层走向差不多是平行的。当时液化喷出来的东西,不光有细砂,还有大块的砾石,最大的能到30厘米,这规模相当吓人。
那怎么对付土壤液化呢?总的原则就是三步走:先查清楚,再判断风险,最后想办法处理。查的时候可不是随便看看,国家有硬性规定,只要当地抗震设防烈度到了七度或者更高,而且地下有那种吃饱了水的砂土、粉土,就必须做液化判别。这事儿得找专门搞地质勘察的单位,他们往地下钻孔取土样,测地下水位有多高,才能算出到底安不安全。
万一查出来真有液化的可能,就得在盖房前把地基收拾妥当。办法分两大路子。一个路子是直接把浅层的地基土弄结实点。比如用大铁锤从高处砸下来,把松软的土夯瓷实;或者往土里打碎石桩,又是挤密又是排水,让土层不容易变稀;最省事的干脆把有问题的土挖掉,换上好土或者碎石回填;还有往土里灌浆,或者建一圈水泥土墙把容易液化的区域围起来。另一个路子是不跟液化层较劲,直接绕过去——把房子的桩基打深,穿过那层软乎乎的砂土,把重量传到下头稳稳的岩层上;要么就用整块的筏板基础,像个大托盘托着房子,就算地面不均匀沉降,房子也不容易开裂。
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那么规范和标准方面,国家有《建筑抗震设计标准》和《工程勘察通用规范》这两本都可以参考。而四川也发了本《四川省建筑与市政工程岩土工程勘察常见疑难问题解析》,里面把本地勘察时可能碰到的具体问题都捋了一遍,连液化怎么判断、怎么处理都讲得挺细,干这行的人经常拿它当参考。
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