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输电线路消除地基液化措施初探(1)

北极星电力网技术频道    作者:宁昭晔   2011/3/22 14:06:12   

 关键词:  砂土 输电线路 液化

输电线路消除地基液化措施初探

宁昭晔

(陕西省电力设计院,西安710054)

摘要:砂土地基在地震等动荷载作用下会发生液化,导致地基丧失承载力,使基础产生不均匀沉降,造成杆塔倾斜或倒塔。通过分析液化的形成条件及本身特性,提出了在输电线路杆塔基础设计中全部或部分消除地基液化沉陷和减轻液化影响的措施。

关键词 院砂土;地震;液化

1 土体液化的判别及形成机理

1.1 液化土的概念及危害

“液化”一词的定义比较多,虽略有不同,但不存在原则上的分歧。1978年美国土木工程师协会岩土工程分会土动力学委员会对“液化”一词的定义是“液化———将任何物质转变为液态的作用或过程”;美国的Seed H. B.对土体液化的概念性解释为“峰值循环孔隙水压力比(峰值循环孔隙水压力与初始有效约束压力之比)达到100%的初始液化”;汪闻韶给无黏性土液化的定义是“物质从固体状态转化为液体状态的行为和过程”。“液化”宏观上表现为土体出现类似液体的状态,主要在饱和无黏性砂土或稍具粘性的土中发生;微观上表现为不排水条件时,在重复或单向动荷载作用下,土体颗粒处于悬浮状态,孔隙水压力增加,有效应力减小,抗剪强度降低甚至消失,由固体状态转变为液体状态。这种受外力震动作用具备土体液化条件的土体称为液化土。土体液化后,地面常可能出现喷砂冒水和塌陷现象。粉土、砂土液化的主要影响因素有:土的类型和性质,饱和粉土、砂土的掩藏分布条件以及地震等动荷载的强度和历时。在粉土或砂土分布广泛的地区,地震液化是导致地基失稳和上部结构受损的直接原因之一。

1.2 地基液化的机理

地基液化的危害早己为人熟知,强烈液化的宏观标志是“喷水冒砂”和建、构筑物严重沉降、失稳,但对液化机理的认识,却有2种明显不同的观点。一种观点从液化的应力状态出发,液化条件为土的法向有效应力滓忆越0,土体已不具有任何抵抗剪切的能力。这种观点以Seed为代表,认为当土在动荷载作用下的任何一个瞬间开始出现这种应力状态时,即达到了初始液化状态。此后,在往复荷载的持续作用下,周围土体轮番出现初始液化状态,使土的动变形逐渐积累,最后出现土的整体强度破坏或超过实际容许值的变形失稳。这种过程均需有初始液化状态的出现,否则将不会有液化破坏。从这一观点出发,液化的研究将着重于确定饱和砂土达到初始液化的可能性及其范围,同时视初始液化的点或范围内的土具有零强度值,来分析土体的应力、应变以及稳定性。

另一种观点从土体位移、变形的角度出发,认为土体不必达到初始液化的应力条件,却由于结构破坏和孔压上升而引起强弱化,出现具有液化状态的流动破坏,就认为土体已经液化。

1.3 砂土液化的影响因素

液化在砂土、粉土甚至砾石中都可能发生,影响液化的因素有:1)颗粒级配,包括粘粒、粉粒含量,平均粒径在D50;2)透水性能;3)相对密度;4)结构;5)饱和度;6)动荷载,包括振幅、持时等。砂土液化的必要条件是:

1)距荷载中心较近,且震级大于5级;

2)地下水位较高,地层中有饱和粉土、砂土层;

3)土颗粒直径为0.21耀1.00 mm。

来源:电网与清洁能源
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