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土壤液化

土壤液化

土壤液化是地震工程的一個術語,指在外力的作用下,原本是固態的土壤變成液態,或變成粘稠的流質。土壤液化主要出現在分布深度較淺,飽和的疏鬆細砂、粉土質砂或粘土,且其底部排水較差。通常在外力反覆震蕩下(如地震),鬆散的土壤因受到壓縮,內部空隙減小,導致空隙內水壓升高,當水壓升高至超過土壤內承受的外部壓力時,加上水分不能從地底排出,就會產生土壤液化。

最容易發生的液化的土壤是年代比較輕(冰河時期,近一萬年)的細沙,或顆粒相當且排列整齊的泥土中,地層只有數尺厚,富含水分。這樣的地形通常可以在河岸、海岸或因風力而堆積而成的沙丘中找到。土壤液化的例子包括流沙、流粘土、濁流和地震液化。

地震液化地震是城市地震危害的主要來源。震蕩致使孔隙水的壓力增加,土壤的剪力強度降低,從而使沙粒的表面張力減小。如果地表剛好有一層干薄的地面,水壓會有可能帶著沙土噴出地面,這就是所謂的「噴沙」。

流沙主條目:流沙
流沙的成因是充滿水分的鬆軟泥沙,並受到外力的刺激。當水分被沙堆包圍不能泄去時,水和沙就形成了不能承受重量的液態土質。流沙可因靜態水、上涌水(如地下水)或地震等因素形成。在有上涌水的情況下,水的衝力抵消了重力,致使泥沙顆粒懸浮。在發生地震的情況下,震動會加大地表水的水壓,導致了砂石的液化及泥沙的堆積。這兩種情況,液化的地標失去了承重能力,導致地表坍塌或者地面建築物傾斜。

包含水分的沙土外表看去有可能是乾爽結實的,但是如果壓力改變或是受到突然的震蕩,泥沙顆粒之間的水向沙層上方滲透,逼迫沙粒分開,沙堆擴大。這時沙粒之間會形成一層水墊,形成流沙。陷入流沙的物體會下沉,直至於與流沙比重相當的深度,並因浮力懸浮於該深度。

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