土壤液化
土壤液化（英语：Soil liquefaction）是地震工程的一个术语，指土壤因地震的压密作用，造成原本在深层土壤的水分被挤压到表层，土壤颗粒间的有效应力下降为零，土壤失去剪应力强度，呈现如液态的状况。当地表承受不住地下水的压力时就会破裂[1]。
土壤液化主要出现在分布深度较浅，充满水的砂质土壤或粘土，且其底部排水较差。通常在外力反复震荡下（如地震），松散的土壤因受到压缩，内部空隙减小，而挤压孔隙水，导致空隙内水压升高，砂粒间的结合力减少或消失。当水压升高至超过土壤内承受的外部压力时，加上水分不能从地底排出，就会产生土壤液化。液化时砂与水混和成如泥浆般的液体，使土壤失去支撑力，造成房屋倾斜、地层下陷、地下管线破裂或上浮[2]。
最容易发生的液化的土壤是年代比较轻（如近一万年的冰河时期）的细沙，或颗粒大小相当且排列整齐的泥土中，地层只有数尺厚，富含水分。这样的地形通常可见于河岸、海岸、旧河道填土造屋、海埔新生地[2]或因风力而堆积而成的沙丘中。土壤液化的例子有流沙、流粘土、浊流和地震液化等。
定义
[编辑]当土壤受到剪切应力时，其相互之间的有效应力趋于零，称为土壤液化[2]。有效应力指的是土壤颗粒之间的摩擦力。
地震液化
[编辑]地震液化是城市地震危害的主要来源。震荡致使孔隙水的压力增加，土壤的剪力强度降低，从而使沙粒的表面张力减小。如果地表刚好有一层较薄的地面，水压会有可能带着沙土喷出地面，这就是所谓的“喷沙”[2]。
流沙
[编辑]流沙的成因是充满水分的松软泥沙，并受到外力的刺激。当水分被沙堆包围不能泄去时，水和沙就形成了不能承受重量的液态土质。流沙可因静态水、上涌水（如地下水）或地震等因素形成。在有上涌水的情况下，水的冲力抵消了重力，致使泥沙颗粒悬浮。在发生地震的情况下，震动会加大地表水的水压，导致了砂石的液化及泥沙的堆积。这两种情况，液化的地表失去了承重能力，导致地表坍塌或者地面建筑物倾斜。
包含水分的沙土外表看可能干爽结实，但如果压力改变或受到突然震荡，泥沙颗粒之间的水向沙层上方渗透，逼迫沙粒分开，沙堆扩大。这时沙粒之间会形成一层水垫，形成流沙。陷入流沙的物体会下沉，直至于与流沙比重相当的深度，并因浮力悬浮于该深度。
发生案例
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日本
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- 1964年6月16日 新潟地震
- 信浓川河畔以及新潟机场等地发生。
- 1995年1月17日 兵库县南部地震（阪神大地震）
- 神戸市的港湾人工岛・六甲人工岛等地大量液化现象。
- 2004年10月23日 新潟县中越地震
- 小千谷市和长冈市、与板町、柏崎市等地建于水田和湖泊上方的楼房地基发生土地液化。
- 2011年3月11日 东北地方太平洋冲地震（东日本大震灾）
- 在关东地区1都6県96市町村发生土地液化现象[3][4]。
2016年4月16日 熊本地震
2018年9月6日 北海道胆振东部地震
- 札幌市清田区里冢，北广岛市大曲并木地区等发生土地液化。此外，札幌市东区东15丁目屯田通的部分路段（札幌市营地下铁东丰线荣町-环状通东段及北侧的道路）约4km区间地铁上方道路发生陷落、液化等现象[6]。
美洲
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新西兰
[编辑]- 2011年 坎特伯雷地震
- 基督城内发生。
台湾
[编辑]2016年高雄美浓地震，土壤液化造成台南市安南区溪顶里部分民宅倾倒。 以内政部土壤液化公布图，六都当中的密集都会区，以台中市最没有土壤液化风险。
参考资料
[编辑]- ^ 報告立委！土壤液化不是一指插下去. [2016-02-15]. （原始内容存档于2016-02-24）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 土壤液化成因、災害與復建- 中央地質調查所 (PDF). [2016-02-16]. （原始内容存档 (PDF)于2016-02-21）.
- ^ 国土交通省 関东地方整备局 企画部 広域计画课. 在日本東北太平洋地震關東地區的土壤液化現象實際調查結果. 防灾. 国土交通省 関东地方整备局. [2012-02-05]. （原始内容存档于2011-12-27）.
- ^ 大成建设 船原英树. 1.過去的地震與液化現象. 防灾. 耐震性. 2012-03-14 [2016-02-21]. （原始内容存档于2021-05-15）.
- ^ 平成 28 年熊本地震に関する報告書 (PDF). 东北大学 灾害科学国际研究所. 2012年4月 [2020-02-23]. （原始内容 (PDF)存档于2021-11-10） （日语）.
- ^ 札幌東15丁目屯田通 要の市道 復旧いつに. 北海道新闻. 2018年9月16日.
