這個對于道橋和建筑專業的工程師們,應該不陌生。
如果在四川地質調查局工作的工程師,應該對于土壤液化是很了解的,畢竟汶川地震就有過類似的事情。
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而談到土壤液化,是因為委內瑞拉那場地震,不少房子都塌了。地震本身肯定脫不了干系,但搞地質的人研究來研究去,發現一個很重要的原因,就是地面底下的土出了大問題,這問題在地質學上有個專門的叫法,叫土壤液化。
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土壤液化是咋回事呢?咱們可以這么想。你帶個小孩去海邊玩,小孩光著腳踩在被海水打濕的沙灘上,使勁兒跺幾腳,是不是就看到腳丫子周圍的沙子開始往外冒水,腳也跟著往下陷?土壤液化說白了就是這回事兒,只不過規模要大得多,發生的時間也特別短。就是在地震那種劇烈的晃動下,原本踩上去硬邦邦的、里面又帶著不少水分的沙土地,一下子就像泄了氣的皮球,或者像一灘爛泥巴,完全沒了支撐力。
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那為啥好端端的土會變成這樣呢?也不是隨便哪個地方都有這毛病,得湊齊三個條件才行。
首先,這土得是那種松散的、沒什么黏性的砂土或者粉土,黏糊糊的膠泥反而沒那么容易出事。然后,這地底下的水位得高,土里的那些小縫隙、小洞洞,都得讓水灌得滿滿的,一點空氣都不剩,這在專業上叫飽和狀態。委內瑞拉那些受災的地段靠近海邊,地下水位本來就高,長期下來土里全是水。最后,就是地震的晃動得夠勁兒,而且不能是哆嗦一下就完事兒,得持續晃一陣子。
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這三個條件都有了,地震一晃,那些松散的沙粒子就想著往一塊兒擠,想把空隙里的水擠出去。可問題是地震來得太快,就那一眨眼的功夫,水根本來不及跑。這下好了,水全憋在里頭,壓力蹭蹭地往上漲。這股子壓力可不講道理,硬是把那些沙粒子給頂開了,粒子跟粒子之間沒了摩擦力,等于是泡在了水里,浮了起來。土一旦變成這樣,上面蓋的房子就倒霉了,地基沒了支撐,房子可不就往下陷、往一邊歪,嚴重的直接就趴窩了。
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我們國家也是地震多發的國家,土壤液化這玩意兒不是啥新鮮事。說幾個有名的吧,1976年的唐山大地震,液化范圍大得驚人,據說有差不多兩萬五千平方公里那么大,這在近現代地震里頭都算少見的。2008年汶川地震,在德陽那些地方也出現了典型的土壤液化帶。還有2025年西藏定日縣那次6.8級的地震,液化把公路那些基礎設施破壞得夠嗆。
預防的辦法呢,也不是沒有。這里以四川地質調查局的案例為例子舉例。
四川這個地方,地下水的毛病挺讓人頭疼,最典型的就是土壤液化,尤其是地震一來,那些含水的砂土突然就跟稀泥一樣,站不住腳。為啥四川容易出這事?因為成都平原那一帶,地下全是砂礫層,分布特別廣,平時看著沒事,一旦地動起來,水往外冒,土就軟了,房子地基啥的都可能出問題。
歷史上四川吃過好幾次這種虧。最厲害的是2008年汶川那次8.0級大地震,那次造成的土壤液化范圍是建國以來最大的,后來調查人員一共找到了118個液化點,分布在一個長500公里、寬200公里的狹長地帶里。德陽、綿竹、什邡這些地方尤其嚴重,好多地方地面都裂開了,往外噴泥漿和砂子。到了2013年蘆山又震了一回,7.0級,雅安雨城區那邊也出現了同樣的情況,說明這問題不是偶然的。
每次震后,中國地質調查局都會派人過去,專家組到現場看那些液化點,分析災害到底怎么回事,然后給當地出主意怎么防。學者們還專門挑了幾個典型區域做深入研究,比如德陽那邊的勝利—果園村,還有板橋學校附近,他們打了鉆,做了各種試驗,發現那些會液化的土層主要是全新統時期的礫石層,也就是比較新形成的那一層。
研究還發現這些液化點的分布有規律,基本都集中在河谷底部和比較低的階地上,而且這些點排成一條線,跟龍門山地震斷層走向差不多是平行的。當時液化噴出來的東西,不光有細砂,還有大塊的礫石,最大的能到30厘米,這規模相當嚇人。
那怎么對付土壤液化呢?總的原則就是三步走:先查清楚,再判斷風險,最后想辦法處理。查的時候可不是隨便看看,國家有硬性規定,只要當地抗震設防烈度到了七度或者更高,而且地下有那種吃飽了水的砂土、粉土,就必須做液化判別。這事兒得找專門搞地質勘察的單位,他們往地下鉆孔取土樣,測地下水位有多高,才能算出到底安不安全。
萬一查出來真有液化的可能,就得在蓋房前把地基收拾妥當。辦法分兩大路子。一個路子是直接把淺層的地基土弄結實點。比如用大鐵錘從高處砸下來,把松軟的土夯瓷實;或者往土里打碎石樁,又是擠密又是排水,讓土層不容易變稀;最省事的干脆把有問題的土挖掉,換上好土或者碎石回填;還有往土里灌漿,或者建一圈水泥土墻把容易液化的區域圍起來。另一個路子是不跟液化層較勁,直接繞過去——把房子的樁基打深,穿過那層軟乎乎的砂土,把重量傳到下頭穩穩的巖層上;要么就用整塊的筏板基礎,像個大托盤托著房子,就算地面不均勻沉降,房子也不容易開裂。
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那么規范和標準方面,國家有《建筑抗震設計標準》和《工程勘察通用規范》這兩本都可以參考。而四川也發了本《四川省建筑與市政工程巖土工程勘察常見疑難問題解析》,里面把本地勘察時可能碰到的具體問題都捋了一遍,連液化怎么判斷、怎么處理都講得挺細,干這行的人經常拿它當參考。
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