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地震与砂土液化

已有 7772 次阅读 2015-3-18 12:00 |个人分类:汶川地震|系统分类:论文交流| 地震, 砂土液化

地震与砂土液化 Earthquakes and sand liquefaction

梁光河  lgh@mail.iggcas.ac.cn

地震砂土液化现象及其所伴随的灾害受到世界性的广泛瞩目,汶川地震后也发现了砂土液化现象(图1)。砂土液化是指饱水的疏松砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。工程研究表明砂土液化的根本原因是由于孔隙水压力上升导致的砂土抗剪强度的丧失。

1 汶川地震形成的不同阶段的液化溢出丘(李海兵提供)

这些丘“长”在农民的田地中,不久之后即被农民铲平了(据苏德辰2013

砂土液化现象到底是怎样的成因机制?上世纪60年代后期日本在这方面进行了深入研究。结论是:砂土液化的主体是侵入、喷出现象,并伴随下吸现象(2-3)。可以理解为地下隐爆过程在上部局部地区的反映,这是一种地下深处流体爆炸增压喷射后,中心压力减小,从而出现液体回吸现象。


由此作者联想到发生在山东的一次古地震历史记录应该是准确的。1668年7月25日,山东莒县-郯城一带发生8.5级强烈地震时,郯城某乡李献玉的房内出现了地裂缝,随即他被陷入缝中,几次试图爬上来都没有成功。正当他无可奈何时,裂缝内突然喷涌出水,一下子把他托出了水面,他趁势爬了出来,安然无恙(图4)。这说明地下深处发生了爆炸,增压使地下水上涌。

图4 郯城一带发生8.5级强烈地震时人被喷出示意图(据南方都市报,2010)

下面的视频是美国宇航局拍摄到的太阳耀斑爆发(磁暴)的场景,同样出现喷射和回吸现象。

   汶川大地震的隐爆成因机制研究表明,地震是一种由断裂运动激发引起的隐爆过程。类似于我们打枪,断裂运动相当于扣动了扳机,地下能量的释放相当于子弹内火药的爆炸。知道了地震的成因机制,地震不但有可能被预测和预报,还有可能被消减。方法是在地震断裂带深钻灌注盐水(卤水),这样做的作用有两个,一是使得深部流体减压释放,二是地下深灌盐水可以引爆累积负电荷缓慢释放能量。

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