汶川地震液化噴冒高度解析

王維銘，武 鶴，凌賢長(zhǎng)

（1.黑龍江工程學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150050；2.黑龍江華正交通工程監(jiān)理有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱150050；3.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150090）

地震中的土體液化一直是受到關(guān)注的自然現(xiàn)象，土體液化會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重災(zāi)害［1－5］。自1964年美國(guó)Alaska和日本新瀉地震以來(lái)，液化已成為地震巖土工程中的重要科學(xué)研究課題，備受重視。液化導(dǎo)致的主要破壞形式是側(cè)移、震陷及噴冒裂縫等，認(rèn)識(shí)液化震害現(xiàn)象、積累震害經(jīng)驗(yàn)對(duì)發(fā)展液化減災(zāi)理論和抗液化措施研究起到至關(guān)重要的作用。

在我國(guó)過(guò)去的歷次大地震中液化已造成了廣泛的震害，因而加深對(duì)液化的認(rèn)識(shí)具有理論和實(shí)踐意義。地震液化最直接的表征是噴水冒砂，這也是現(xiàn)階段地震現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查判斷場(chǎng)地液化的最主要標(biāo)志。液化噴冒一般滯后于地震發(fā)生的數(shù)秒至幾分鐘，主要是由于孔壓累計(jì)及噴出地表需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程。液化噴冒是場(chǎng)地地震液化的一種自然表現(xiàn)，但液化噴冒在當(dāng)?shù)鼐用竦男睦砩蠒?huì)產(chǎn)生一定恐懼，這在震后現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查咨詢中經(jīng)常遇到，特別是在液化噴冒較嚴(yán)重地區(qū)。因此，對(duì)液化噴冒現(xiàn)象進(jìn)行解釋研究是一項(xiàng)十分亟需的課題任務(wù)。液化噴冒是一個(gè)短暫的過(guò)程，往往在震后數(shù)小時(shí)即結(jié)束，所以液化噴冒數(shù)據(jù)很難得到。液化噴冒的調(diào)查數(shù)據(jù)主要來(lái)源于當(dāng)?shù)啬繐粽叩拿枋?，主觀不確定性較大，但也能在一定程度上反映液化的規(guī)模和特征。

液化噴冒從形態(tài)上可分為侵蝕型和突發(fā)型。侵蝕型在噴冒過(guò)程中由于不受力的顆粒會(huì)在孔隙中翻騰破壞四周土顆粒的穩(wěn)定，逐漸形成孔道，水頭增大時(shí)孔道會(huì)向上延伸發(fā)展到地面。當(dāng)孔壓達(dá)到液化條件時(shí)孔道發(fā)展為噴孔，突發(fā)型噴冒往往發(fā)生在孔壓迅速增長(zhǎng)時(shí)期，最終突破上覆土層形成噴射孔道。以往關(guān)于液化噴冒高度的研究較少，是由于受到現(xiàn)場(chǎng)觀察數(shù)據(jù)少的限制，所以以往主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室滲流試驗(yàn)來(lái)研究不同土類(lèi)的液化噴冒形態(tài)和噴冒能力，探討液化噴冒機(jī)理與形態(tài)及各種土的噴冒能力差異。試驗(yàn)結(jié)果表明土顆粒的大小對(duì)噴冒能力影響較大，砂礫類(lèi)土的抗噴冒能力要比細(xì)粒土大；礫石、礫砂、粗砂產(chǎn)生噴冒時(shí)的水力梯度要比失重時(shí)的水力梯度大很多，具有較高的抗噴冒能力［6］。

2008年5 月12 日發(fā)生在我國(guó)四川省汶川縣的8.0級(jí)地震是新中國(guó)成立以來(lái)破壞性最強(qiáng)、波及范圍最大的一次地震，地震的強(qiáng)度、烈度都超過(guò)了唐山大地震，造成了數(shù)以億計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失和慘重的人員傷亡。震后進(jìn)行的液化調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次地震液化現(xiàn)象顯著、特征鮮明，共發(fā)現(xiàn)118個(gè)液化點(diǎn)（帶）［7－8］。液化點(diǎn)主要集中在德陽(yáng)、成都和綿陽(yáng)三個(gè)區(qū)域。通過(guò)液化調(diào)查發(fā)現(xiàn)此次地震中液化噴冒高度從幾十厘米到十幾米不等，絕大多數(shù)小于2.0m。Liu－Zeng等（2017）［9］新近發(fā)表的文章從地質(zhì)學(xué)角度研究了液化噴冒高度與地震地質(zhì)條件的關(guān)系，提出導(dǎo)致汶川地震液化噴冒較高的三種可能原因，但這些可能原因尚需要實(shí)際數(shù)據(jù)資料的驗(yàn)證。

由于地震液化噴冒時(shí)間比較短暫，所以液化噴冒的數(shù)據(jù)量較少，對(duì)液化噴冒高度的研究也就更少，雖然有一些理論研究，但缺少實(shí)際地震數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)。在汶川地震液化調(diào)查中，積累了一定數(shù)量的液化噴冒高度描述，對(duì)其中的34個(gè)液化場(chǎng)地進(jìn)行了詳細(xì)鉆孔勘察，數(shù)據(jù)完備，為本文液化噴冒高度的研究提供了基礎(chǔ)資料。

本文主要通過(guò)建立簡(jiǎn)單概化模型模擬場(chǎng)地液化噴冒過(guò)程，采用水力學(xué)中基本方程對(duì)液化噴冒高度進(jìn)行預(yù)測(cè)，提出噴冒高度的估計(jì)式及噴冒高度預(yù)測(cè)結(jié)果實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)，以解釋汶川地震調(diào)查中的液化噴冒高度。

1 液化噴冒高度預(yù)測(cè)概化模型

場(chǎng)地地震液化是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、通過(guò)合理假設(shè)得出規(guī)律是液化研究的一種有效途徑。Terzaghi曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：過(guò)分的依賴復(fù)雜而精準(zhǔn)的儀器，試圖考慮每個(gè)細(xì)節(jié)，其結(jié)果可能只是確認(rèn)了一個(gè)事實(shí)，而不是建立一個(gè)定律。本文將液化噴冒問(wèn)題概化為圓管中的均勻流體，采用水力學(xué)基本方程之一的伯努利方程進(jìn)行分析［10］。伯努利方程可表述為：對(duì)于不可壓縮理想流體恒定流，其總水頭c線沿流不變。從能量角度看，伯努利方程是機(jī)械能守恒定律的一種表述

式中：z為位置水頭，表示單位重量液體具有的平均位能（勢(shì)能）；p／ρg為單位重量液體具有的平均壓能；v2／2g為流速水頭，表示單位重量液體具有的平均動(dòng)能。

圖1給出實(shí)際液化噴冒的概化模型。地震液化時(shí)，液化噴冒起始點(diǎn)和噴冒最高點(diǎn)流線為研究點(diǎn)，其速度均為0，以液化層底面為基準(zhǔn)面，且z＝0，則伯努利方程為

在液化噴冒最高點(diǎn)位置處的動(dòng)水壓力p2＝0，則可推導(dǎo)出噴冒高度為

地震液化時(shí)，超孔隙水壓力等于上覆有效應(yīng)力，即液化土體起始動(dòng)水壓力，則有

那么

也就是說(shuō)，噴冒高度與上覆土層厚度、地下水位、液化砂層埋深等砂層埋藏條件有關(guān)，且與噴冒的沿程水頭損失有關(guān)。進(jìn)一步簡(jiǎn)化，假定忽略上下土層及噴冒混合物的密度與水密度差異，即

則方程（5）可簡(jiǎn)化為

若僅考慮沿程水頭損失而忽略局部水頭損失，由于沿程水頭損失與流體流速（vL）、孔徑（D）、孔壁粗糙度（或者沿程阻力系數(shù)λ）等參數(shù)有關(guān)，但在實(shí)際液化情況下這些參數(shù)基本無(wú)法確定。通過(guò)簡(jiǎn)化，假定沿程水頭損失與ds相關(guān)，則有

下面來(lái)討論η的取值。當(dāng)η＝0，即沒(méi)有水頭損失，則有

此時(shí)的液化噴冒高度為最大，基本可認(rèn)為是液化噴冒高度的上限。當(dāng)液化場(chǎng)地dw≤ds時(shí)有

所以，液化噴冒越高則液化層埋深越大，這對(duì)于確定液化層埋深具有一定驗(yàn)證作用。在實(shí)際中存在水頭損失，若假定孔道內(nèi)流體均勻流，則沿程水頭損失為

即

由于液化噴冒過(guò)程復(fù)雜，若實(shí)際計(jì)算η值幾乎不可能，可通過(guò)合理簡(jiǎn)化來(lái)估算實(shí)際液化噴冒沿程中的水頭損失量級(jí)。根據(jù)莫迪圖無(wú)論是層流還是紊流沿程，阻力系數(shù)λ的取值范圍均為10－2量級(jí)。假設(shè)噴冒高度為5m，此時(shí)地面孔口流速約為vL＝10m／s，噴孔徑D＝0.3m，取沿程阻力系數(shù)λ＝0.05，計(jì)算得到η＝0.8，所以η的取值范圍為10－1～100量級(jí)。因此，對(duì)實(shí)際液化噴冒高度進(jìn)行估算，本文分別給出了當(dāng)η為0、0.5和1.0時(shí)的結(jié)果（見(jiàn)圖1）。

圖1 場(chǎng)地液化噴冒概化模型

2 汶川地震液化噴冒高度分析

2.1 液化調(diào)查噴冒高度數(shù)據(jù)

噴水冒砂、側(cè)移等表征是確定場(chǎng)地液化的最直接證據(jù)。噴水高度、持續(xù)時(shí)間能夠在一定程度上反映液化層的深度和厚度。根據(jù)震害現(xiàn)場(chǎng)的液化調(diào)查，可整理有噴冒的液化調(diào)查數(shù)據(jù)［11－12］，包括作者的調(diào)查數(shù)據(jù)及整理Liu－Zeng（2017）發(fā)表的數(shù)據(jù)，共208例，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。圖2給出了本次地震液化噴冒高度的統(tǒng)計(jì)分布圖，由圖2可知，大多數(shù)液化噴冒高度在2m以內(nèi)，其中1～2m的場(chǎng)地占43%。但也出現(xiàn)了高噴冒的液化場(chǎng)地，調(diào)查中有5.8%的噴冒高度超過(guò)了5m。

表1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查液化場(chǎng)地噴冒高度統(tǒng)計(jì)表

圖2 汶川地震液化調(diào)查噴冒高度統(tǒng)計(jì)

對(duì)德陽(yáng)地區(qū)綿竹祥柳村開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)，據(jù)當(dāng)?shù)啬繐粽呙枋觯卣饡r(shí)噴冒水柱高度超過(guò)了兩個(gè)電線桿的高度。在成都地區(qū)都江堰永壽村和綿陽(yáng)地區(qū)安縣土門(mén)鎮(zhèn)噴水高度都達(dá)到了村里的天線架高度，水柱高度均在10m以上，這種高噴冒現(xiàn)象在以往的地震中較少見(jiàn)。按照液化基本原理，初步推測(cè)應(yīng)是深層土液化所導(dǎo)致。Liu－Zeng等（2017）從地質(zhì)學(xué)角度提出了三種可能原因?qū)е裸氪ǖ卣鹨夯瘒娒拜^高：1）地下存在的斷層或隱伏斷層破裂時(shí)沖過(guò)地下高壓力的承壓水層，斷層破裂形成破裂面至地表，高的承壓水層會(huì)沿孔道沖出地表，形成高噴冒水頭；2）在隱伏斷層可能存在的區(qū)域出現(xiàn)高噴冒水頭，隱伏斷層存在的地震動(dòng)強(qiáng)度被放大，液化形成高噴冒水頭；3）一些局部場(chǎng)地條件，如軟土土層放大效應(yīng)、盆地邊緣效應(yīng)等放大了地震動(dòng)強(qiáng)度，使液化噴冒較高。這些解釋具有一定的可理解性，但尚需要證據(jù)驗(yàn)證。

2.2 液化噴冒高度

本文根據(jù)地震液化噴冒簡(jiǎn)單概化模型，從水力學(xué)角度對(duì)地震液化的噴冒高度給出合理估計(jì)，對(duì)汶川地震液化噴冒高度進(jìn)行解釋。自2008年汶川地震液化以來(lái)，作者對(duì)汶川地震的液化現(xiàn)象及機(jī)理解釋、液化特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究。對(duì)汶川地震中成都平原的液化點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)勘察、鉆孔取樣及測(cè)試等，其中具有液化噴冒數(shù)據(jù)的液化點(diǎn)如表2所示?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)本文的研究提供了必要的基礎(chǔ)資料，在汶川地震調(diào)查中共發(fā)現(xiàn)了上百個(gè)液化場(chǎng)點(diǎn)，但并非對(duì)所有液化點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)勘察，本文主要針對(duì)勘察點(diǎn)進(jìn)行分析。

按照式（9）估算液化噴冒高度及液化土的飽和重度是一個(gè)重要參數(shù)，汶川地震發(fā)現(xiàn)的液化中85%為礫性土液化［13］。表2列出的34個(gè)液化測(cè)試點(diǎn)均屬于礫性土液化場(chǎng)地［13］，由于沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)液化土飽和密度數(shù)據(jù)，本文根據(jù)現(xiàn)有資料采用估計(jì)值。對(duì)汶川地震液化土現(xiàn)場(chǎng)取樣，實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的顆粒比重為Gs＝2.84，干密度為1.92～2.12g／cm3?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制得的飽和礫性土試樣重度取值為20～24kN／m3［14］。所以，本文研究中采用的液化土飽和重度估計(jì)值γ2＝25kN／m3。

按照前文的液化噴冒高度估計(jì)式（7），表2給出當(dāng)η為0、0.5和1.0時(shí)的場(chǎng)地液化噴冒估算結(jié)果。由表2可以看出，當(dāng)η＝0時(shí)，即忽略沿程水頭損失，此時(shí)噴冒高度基本上是液化噴冒的上限，表中數(shù)據(jù)也顯示此時(shí)預(yù)測(cè)值一般比觀測(cè)值高。當(dāng)η＝1.0時(shí)，即沿程水頭損失等于液化層埋深，此時(shí)液化噴冒高度估計(jì)值基本上認(rèn)定為噴冒高度的下限。其中，估計(jì)值為負(fù)值表示液化土體不能?chē)姵龅乇恚瑘D3顯示液化噴冒高度預(yù)測(cè)值和觀測(cè)值的對(duì)比三維圖（η＝0、0.5和1.0）。其中Hr的取值為調(diào)查液化噴冒數(shù)據(jù)，若調(diào)查數(shù)據(jù)為估計(jì)區(qū)間，取中點(diǎn)值。η＝1.0時(shí)，預(yù)測(cè)值高于觀測(cè)值；η＝0時(shí)，預(yù)測(cè)值在觀測(cè)值點(diǎn)的下方；η＝0.5時(shí)，液化噴冒高度估計(jì)值與觀測(cè)值基本相符，但也存在一些差異較大的場(chǎng)地。

表2 現(xiàn)場(chǎng)勘察的液化場(chǎng)地特征參數(shù)及噴冒高度

圖3 汶川地震液化噴冒高度觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比

由表2數(shù)據(jù)可知，飽和液化砂層埋深越大、地下水位越深，噴冒高度就越高。噴冒高度與可液化土層的超孔隙水壓力或上覆有效應(yīng)力相關(guān)，所以飽和砂層埋深、地下水位是噴冒高度直接關(guān)聯(lián)的特征參數(shù)。反言之，液化噴冒高度可直接反應(yīng)液化土層的埋藏特征，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)液化層確認(rèn)可起到輔助和驗(yàn)證作用。液化土層的判別確認(rèn)需要綜合多種因素和方法［19－20］，常 用 的 Seed 簡(jiǎn) 化 方 法［15］是 通 過(guò) CSR 和CRR的計(jì)算結(jié)果來(lái)比較確定液化土層。通過(guò)液化噴冒高度數(shù)據(jù)來(lái)間接驗(yàn)證液化層的埋深，即式（10）所示。

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查液化噴冒高度分析

3.1 成都市唐昌鎮(zhèn)金星村

地震后的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查描述如下：農(nóng)田發(fā)現(xiàn)大面積液化現(xiàn)象；目擊者介紹，附近農(nóng)田大面積噴水，噴冒高度為2～3m；噴出物中含黑色中砂，噴砂量約為0.5m3（見(jiàn)圖4）。液化點(diǎn)的PGA估計(jì)為0.21g。

對(duì)該液化點(diǎn)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)鉆孔及CDPT和剪切波速測(cè)試，勘察與測(cè)試結(jié)果確認(rèn)2.1～5.0m的松散礫性土液化（見(jiàn)圖5），此液化點(diǎn)的地下水位為0.9m。按照式（7）估計(jì)噴冒高度為－0.2～2.7m，中值為0.9m，與現(xiàn)場(chǎng)目擊者的描述進(jìn)行比較，值偏小。

圖4 唐昌鎮(zhèn)金星村地震液化地表噴砂

圖5 唐昌鎮(zhèn)金星液化場(chǎng)地鉆孔取樣

3.2 綿竹市板橋鎮(zhèn)板橋中學(xué)

板橋中學(xué)液化是本次地震中液化的一個(gè)典型案例，詳細(xì)可見(jiàn)參考文獻(xiàn)［16］。地震時(shí)，一條長(zhǎng)約3km、寬300～500m的液化帶穿過(guò)板橋?qū)W校，在板橋?qū)W校前院、主教學(xué)樓周?chē)安賵?chǎng)發(fā)現(xiàn)了大量黃砂噴砂。該液化點(diǎn)PGA估計(jì)為0.37g，附近村鎮(zhèn)的液化調(diào)查顯示液化噴冒高度為2.0～2.5m（Liu－Zeng，等，2017）。圖6給出地震過(guò)后中學(xué)院內(nèi)液化噴冒出來(lái)的黃色砂土，此液化場(chǎng)地經(jīng)過(guò)詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)勘察確定液化層為3.0～6.1m的松散礫性土層。地下水位dw＝3.0m，計(jì)算得到的液化噴冒高度為1.5～5.3m，中值為3.0m，與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的2.0～2.5m液化噴冒高度基本合理。

圖6 板橋鎮(zhèn)板橋中學(xué)校地震液化噴砂

3.3 綿竹市拱星鎮(zhèn)祥柳村

該液化點(diǎn)較典型，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)據(jù)目擊者描述：在20hm2范圍內(nèi)的農(nóng)田出現(xiàn)噴砂冒水現(xiàn)象，并出現(xiàn)直徑為3～4m、深1～2m的塌陷坑8處（見(jiàn)圖7），坑邊有礫石噴出，主震一兩個(gè)月之后仍有新塌陷形成，此次地震中發(fā)現(xiàn)十余個(gè)村莊有液化導(dǎo)致的典型塌陷現(xiàn)象出現(xiàn)；目擊者介紹地震時(shí)有水柱噴出超過(guò)兩個(gè)電線桿高度，初步估計(jì)約為10m。該液化點(diǎn)距離北川地震斷層的垂直距離約為20km［9，17］。

現(xiàn)場(chǎng)勘查數(shù)據(jù)顯示，地下3.4～6.2m的飽和松散礫性土層發(fā)生液化，地下水位dw＝3.4m。根據(jù)預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)出的噴冒高度為1.7～5.8m，中值為3.4m，與實(shí)際觀測(cè)值存在差異。其中可能原因?yàn)椋簢娝叩牡攸c(diǎn)水頭點(diǎn)局部壓力集中，大大高于其他地方的水壓力，沿薄弱孔道向上噴出；勘察結(jié)果液化土層的判別有誤差，可能存在埋深更大的液化層；目擊者描述不準(zhǔn)確，夸大了液化噴冒高度，地震時(shí)人的心理過(guò)于恐懼緊張，對(duì)事物的觀察不準(zhǔn)確，或者存在視覺(jué)上的因素，這些不確定因素都可能導(dǎo)致觀測(cè)值之間的差異。另外一種解釋為：該液化點(diǎn)震動(dòng)強(qiáng)度大，地面出現(xiàn)裂縫，裂縫“張合”拍擠液化涌起的地下水，導(dǎo)致液化噴水高度較大，但對(duì)此推測(cè)尚需進(jìn)一步的確認(rèn)和研究。

圖7 拱星鎮(zhèn)祥柳村地震液化噴冒導(dǎo)致農(nóng)田陷坑

3.4 綿竹市土門(mén)鎮(zhèn)林堰村

地震后現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查描述：發(fā)現(xiàn)液化現(xiàn)象；水溝和農(nóng)田中噴砂量為2～3m，淺黃色細(xì)砂（見(jiàn)圖8）；地震時(shí)噴冒高度1m，幾分鐘后停止。該液化點(diǎn)確定的液化層埋深為6.0～8.0m，地下水位dw＝6.0m。根據(jù)模型預(yù)測(cè)得到液化噴冒高度3.0～9.5m，中值6.0m。而實(shí)際噴冒高度觀測(cè)值僅為1.0m左右，與預(yù)測(cè)值差異較大，原因可能是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于搜集的勘察報(bào)告，判斷液化層埋深為6.0～8.0m，且地下水位為6.0m，但發(fā)生了液化，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性還有待考證?，F(xiàn)有的液化判別方法對(duì)此點(diǎn)判別結(jié)果均出現(xiàn)了誤判［13，18］。所以，此場(chǎng)地確定的液化土層埋深或地下水位深度的準(zhǔn)確性值得懷疑，對(duì)液化數(shù)據(jù)也需要進(jìn)一步確認(rèn)。

圖8 土門(mén)鎮(zhèn)林堰村地震液化導(dǎo)致農(nóng)田噴砂

3.5 彭州市麗春鎮(zhèn)天鵝村

地震調(diào)查液化點(diǎn)描述：地震冒水致村委會(huì)房屋地面開(kāi)裂2cm；據(jù)目擊者介紹，地震時(shí)村委會(huì)水泥地面裂縫中冒水約10cm高，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)冒砂（見(jiàn)圖9）。對(duì)該液化點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)鉆孔勘察及波速測(cè)試，圖10為現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取樣，該點(diǎn)是典型的礫性土液化場(chǎng)地。通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果，確認(rèn)液化礫性土層埋深為3.1～5.1m，地下水位dw＝2.4m。根據(jù)液化噴冒概化模型，預(yù)測(cè)噴冒高度為0.9～4.5m，中值為2.4m；而實(shí)際觀測(cè)的噴冒高度僅為0.1m，與預(yù)測(cè)值差別較大。較大的差別是由于液化點(diǎn)房屋結(jié)構(gòu)的影響，目擊者介紹村委會(huì)房屋是一層磚混結(jié)構(gòu)，地震時(shí)水泥地面裂縫處冒水約10cm，而水泥地面大大阻礙了噴冒高度，致噴冒高度變小。若沒(méi)有水泥地面阻隔，噴冒高度應(yīng)在1.5～2.5m。

圖9 麗春鎮(zhèn)天鵝村委會(huì)室內(nèi)液化噴冒導(dǎo)致地面裂縫

通過(guò)對(duì)典型液化點(diǎn)噴冒高度的分析，噴冒高度預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值結(jié)果差異較大，其原因：1）數(shù)據(jù)資料描述不可靠且具有主觀性，準(zhǔn)確性不高；2）受結(jié)構(gòu)物的影響；3）液化層埋藏條件的確定不準(zhǔn)確。所以，液化噴冒高度受多種客觀、主觀因素影響，但從另一方面看，液化噴冒高度也可在震后現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證液化土層的埋深。

圖10 麗春鎮(zhèn)天鵝村液化場(chǎng)地鉆孔取樣

4 結(jié) 論

本文通過(guò)將復(fù)雜的場(chǎng)地地震液化噴冒過(guò)程概化為簡(jiǎn)單模型，采用水力學(xué)基本方程研究液化噴冒高度及其影響因素。

1）將液化噴冒過(guò)程概化為圓管中的均勻穩(wěn)定流體，采用伯努利方程給出了地震液化噴冒高度的預(yù)測(cè)方法及表達(dá)式。

2）通過(guò)計(jì)算分析得出液化噴冒高度與地下水位及液化砂層的埋深有關(guān)，水位越深、埋深越大，則噴冒高度越高。

3）通過(guò)與地震液化調(diào)查噴冒數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，本文給出的液化噴冒高度預(yù)測(cè)值基本吻合；對(duì)差異較大液化場(chǎng)地的差異產(chǎn)生原因進(jìn)行了剖析。

4）現(xiàn)場(chǎng)液化層的確認(rèn)是一項(xiàng)綜合多因素的實(shí)踐方法，而液化噴冒高度在一定程度上反映了液化土層的埋藏條件，所以液化噴冒高度可輔助和驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)液化層的識(shí)別。