日本地震致附近地表出现“砂土液化”灾害现象，什么是“流砂”

据日本九州大分县24日消息，本月22日凌晨日本九州附近日向滩海域发生里氏6.4级地震，导致当地大分市港口附近的一家运输公司的地表出现“砂土液化”的灾害现象。

“砂土液化”现象被附近的监控摄像头记录了下来。这种灾害现象属于地震的次生灾害，由于孔隙水短时间内无法排出，土体内孔隙水压力急剧上升。当孔隙水压力等于总应力值时，有效应力下降为零，土体即发生液化。此时砂土颗粒处于悬浮状态，完全丧失承载力，会破坏房屋的承载力和结构，使建筑物造成严重损害。请看下图。

砂土液化！那用混凝土建造的房子不是和纸糊的一样了？不禁令人许多网友惊叹担忧。

什么是“砂土液化”，也就是“流砂”，在地震循环荷载作用下，砂质粉土及部分黏质粉土(俗称粉细砂)失去其原有的固结属性，像流体一样运动的现象。除了地震外，机器的振动、打桩、爆破等都可能引起砂土液化。也就是饱和砂土在动荷载强烈振动(如地震、爆炸、打桩、机器震动)下有变密的趋势，使孔隙水压力上升，如该水压力一时来不及消除，即作用于砂粒上而使其处于悬浮状态，即产生液化，又称“震动液化”。

比如，在我们日常生活中，一些工厂的大型机械运转时，因为振动频率较大，周围地上有水，即使水泥地面，长时间受相同频率的挤压，就如出现“砂土液化”现象。还有我们在海边或者河边时，我们用双脚有节奏的蹬踏地面，双脚可能会慢慢陷入地面以下，还会出现积水，学名被成为“喷水冒砂”。

通常地震灾区的“喷水冒砂”，就是地震砂土液化的表现。

砂土液化跟动荷载强烈振动有很大关系，提起共振不得不提的就是军队齐步走时，产生的共振会导致悬索桥倒塌。第一个事件：1831年4月12日，英国74名士兵野外训练结束。回来时，他们齐步走经过一座名叫布劳顿的大桥。由于共振大桥倒塌，74名英军全部掉进了河中，幸运的没有造成人员死亡。第二个事件：有了布劳顿的大桥坍塌经验后，部队在经过大桥时不敢在齐步走，而是打乱步伐。但是悲剧还是发生了，19年后，法国的昂热悬索桥出现了垮塌事件。当500名士兵经过悬索桥时，长官下令打乱步伐，可桥还是倒塌了，士兵们掉进了河水中，226名士兵不幸遇难。我们作为不同人不敢妄加评论，只能听取专家意见，由于共振引发的桥梁坍塌。但是我们仔细想想，桥的两头与地面连接的地方，是否也会出现“砂土液化”呢，感觉可能性较大，可能时间较短，我们没有在意而已。但是一般渗透水流和振动往往是砂土丧失摩擦力的主要原因。而这些桥梁坍塌事件中，振动因素有了，渗透水流有没有是个关键，因为在河边渗透水流存在的可能性也非常大。

科普一下“砂土液化”知识：
用以进一步判定砂土液化可能性的方法主要有3种:①场地地震剪应力 a与该饱和砂土层的液化抗剪强度 （引起液化的最小剪应力）对比法。当 a> 时，砂土可能液化（其中 τ根据地震最大加速度求得, 通过土动三轴试验求得）。②标准贯入试验法（见岩土试验）。原位标准贯入试验的击数可较好地反映砂土层的密度，再结合砂土层和地下水位的埋藏深度作某些必要的修正后，查表即可判定砂土液化的可能性。③综合指标法。通常用以综合判定液化可能性的指标有相对密度、平均粒径 50（即在粒度分析累计曲线上含量为50%相应的粒径），孔隙比、不均匀系数等。

国内有“砂土液化”的典型地震案例

1、新疆巴楚-伽师地震：2003年2月24日10时03分42秒，新疆巴楚-伽师地区发生6.8级地震。

2、邢台地震：1966年3月8日，河北省邢台地区发生6.8级地震；1966年3月22日，邢台地区宁晋县发生7.2级地震。

3、通海地震：1970年1月5日，云南省峨山、通海地区发生了7.7级地震。

4、唐山地震：1976年7月28日，河北省唐山地区发生了7.8级强烈地震。

5、台湾集集地震：1999年9月21日凌晨，7.3级强烈地震发生在台湾集集镇，俗称“9.21地震”。

6、四川汶川地震：2008年5月12日14时，我国四川汶川、北川境内发生8级强烈地震。

当然国际上“砂土液化”的典型地震案例也不少：包括日本新泻地震、 美国阿拉斯加地震、 日本阪神地震、日本北海道地震等等。

砂土液化的防治措施 　

应对“砂土液化”主要从预防砂土液化的发生和防止或减轻建筑物不均匀沉陷两方面入手。包括合理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法。

总结：基于“砂土液化”现象带来非常大的危害，人类也在不断对“砂土液化”灾害现象进行研究分析。其中的UBC3D-PLM是PLAXIS在UBCSAND模型的基础上进一步改进后的本构模型。基于原始的邓肯-张模型，UBCSAND是在经典塑性理论中建立的具有双曲应变硬化准则的二维本构模型。UBC3D-PLM在此基础上扩展至广义的三维主应力空间。当然这些都是科学家们的一下专业术语，我们普通人作为吃瓜群主看看热闹就行了。不知道经过我的论述，大家对“砂土液化”了解了多少呢，欢迎留言。

原创作品，谢谢阅读。