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岩土工程对土壤液化灾害的评估与防治策略研究

文档作者：黄亚芬文档来源：浙江振硕岩土工程有限公司		更新日期： 2026年05月03日	点击数：
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上一篇：浅谈碳中和背景下污水处理厂可能的发展方向

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247
　综述
引言
土壤液化是一种常见的岩土灾害，可能导致建筑物
的坍塌和沉降，不仅会对人们的生命和财产造成严重威
胁，还会造成严重的经济损失。在此背景下，岩土工程
师必须做好灾害评估与防治工作，必须从不同角度出
发，探讨一系列的防治策略，深刻认识到土壤液化灾害
评估的重要性以及灾害防治的必要性，进行新策略、新
技术、新方法的有效融合，充分落实防灾减灾计划，建
造更加安全的城市环境，以满足人们不断变化的需求。
一、土壤液化的概述
土壤液化是一种复杂的岩土现象，可能对受影响地
区的地面、结构的稳定性和人员的安全产生重大且往往
是灾难性的影响。土体液化的基本特征是固体土转变为
液态，从而极大地降低其承载能力和抗剪强度。原因包
括：一是饱和度。土壤液化通常发生在水饱和或部分饱
和的土壤中。土壤颗粒内存在过量的水是一个关键因
素。二是沉积物特性。土壤类型及其粒度分布会影响液
化敏感性。松散的沙质土壤比致密的黏土更容易受到影
响。三是应力或地震荷载。土壤液化通常是由地震、快
速荷载（建筑活动）或动态荷载（机械振动）等外力引
发的。四是地下水位深度。地下水位相对于土层的深度
也会影响液化敏感性。浅水位更有可能导致土壤液化。
二、土壤液化的后果
1.结构性损坏
土壤液化所造成的结构性损坏：（1）建筑物和房
屋。土壤液化最直接、最明显的后果是对建筑物和房屋
造成结构性损坏。这些结构遇到地震或其他触发事件期
间液化时，地基可能会移动、不均匀沉降甚至完全失
效，可能会导致严重的结构损坏，包括墙壁、地板和天
花板裂缝，影响建筑物的安全性能。（2）道路和桥梁。
土壤液化引起的损坏不仅限于建筑物、桥梁和立交桥等
关键基础设施。桥梁支撑下方的地面可能会失去承重能
力，导致这些结构移动、倾斜或倒塌。这可能会扰乱交
通网络和影响人员、货物的流动。（3）管道。土壤液化
会损坏地下管道，包括水管、污水管道、燃气管道、输
气输油管道和电缆等，对管道工程的施工和安全运营构
成严重威胁。（4）水坝和堤坝。土壤液化会损害水坝和
堤坝的稳定性，若导致其溃坝，危及下游社区和农田的
安全甚至可能会造成灾难性后果。（5）港口。沿海地区
特别容易受土壤液化造成的损害。港口和海港可能会出
现码头墙下沉或倾斜的情况，导致无法运营，这扰乱了
海上贸易，影响了供应链和当地经济发展。（6）挡土
墙。支撑斜坡和路堤的挡土墙可能会被土壤液化引起的
地面运动破坏，可能导致山体滑坡。
2.安全风险
（1）人类安全。土壤液化的最大问题是对人类安
全构成直接威胁。当地面变得不稳定并且表现得像液体
时，人和车辆可能会沉入液化土壤中，这可能会导致液
化事件期间人员受伤、被困甚至死亡。（2）疏散。为了
降低安全风险，需要及时疏散受影响地区人员。疏散可
能会造成混乱和交通压力，特别是在人口稠密城区，确
保居民及时疏散可以有效避免人员伤亡。（3）应急响应
带来的挑战。由于基础设施受损和道路无法通行，医护
人员难以及时到达受影响地区。此外，土壤液化的不可
预测性也可能使搜救工作变得异常危险。
3.经济影响
（1）土壤液化对经济影响较大。修复或更换受损的
建筑物、道路、桥梁和公用设施会耗费较多资金。保险
索赔可能会增加，影响个人和保险公司运营。（2）基
础设施修复和重建。公共基础设施，包括道路、桥梁和
公用设施，通常需要大规模修复或重建。这些项目成本
高昂，可能会导致公共预算紧张。（3）业务中断。土壤
液化会影响业务运营，导致企业遭受经济损失。企业可
能会面临被迫停业，从而影响其员工收入和当地经济发
展。房产价值下降。容易发生液化的地区的房产价值可
能会下降，这使得房主出售房屋或为房屋再融资变得困
岩土工程对土壤液化灾害的评估与防治策略研究
黄亚芬　　浙江振硕岩土工程有限公司
【摘　要】在岩土工程中对土壤液化灾害的原因、后果、评估方法与防治策略展开相关研究，从而在之后的岩土工
程施工中更好地开展灾害防治，为城市化建设进程的不断加快奠定良好的基础，并且对进一步提升社会
经济的发展水平，具有重要意义。
【关键词】岩土工程；土壤液化；灾害评估；防治策略
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2024.11.083
248
　综述
难，会对受影响的社区产生长期影响。（4）农业损失。
在农业种植区，液化引起的洪水和土壤不稳定会损害农
作物和农田，可能会造成生产力下降和粮食价格上涨。
4.环境影响
土壤液化可能导致工业设施损坏或废物控制区域中
储存的有害物质泄漏，如大型化工企业设备损坏造成化
工物料的跑、冒、溢、漏。这可能会导致环境污染并需
要昂贵的治理成本。
三、岩土工程中土壤液化灾害的评估方法
1.标准渗透测试（SPT）
标准渗透测试（SPT）是评估与液化相关的土壤特
性最广泛使用的方法之一。它涉及将分勺采样器打入
地下，并记录将其推进指定深度所需的打击次数。SPT
与液化评估包括：（1）N值。将采样器前进最后12in
（30cm）所需的打击次数记录为N值。它提供了土壤
的相对密度和稠度的指示。经验相关性：N值通常用于
估计土壤的液化潜力。经验相关性（例如，由Seed和
Idriss提出的经验相关性）将N值与液化阻力和循环应力
比（CSR）联系起来。（2）深度剖析。SPT可以对土壤
特性进行深度剖析，评估不同深度液化敏感性的变化。
（3）锥入度试验（CPT）。锥入度测试（CPT）是另一
种广泛采用的评估土壤性质和液化潜力的方法。它涉
及以恒定速率将锥形贯入计推入地下，同时连续测量遇
到的阻力。CPT的关键方面包括：其一，圆锥阻力。表
示圆锥上的轴向力，用于确定土壤阻力和剪切强度。其
二，摩擦阻力。沿着CPT探头的圆柱形套筒发生摩擦阻
力，表示横向土壤阻力。其三，孔隙水压力。CPT实时
测量孔隙水压力，以便立即评估渗透过程中的孔隙压力
累积情况。其四，剪切波速度：在某些情况下，CPT数
据可用于估计土壤的剪切波速度，这对评估液化潜力很
有价值。（4）剪切波速度测试。剪切波速度测试是一种
地球物理方法，涉及测量剪切波穿过土壤的速度。该测
试通常使用地震技术，如面波多通道分析（MASW）或
面波频谱分析（SASW）。剪切波速测试包括：其一，
剪切波速度。这是评估土壤刚度以及液化潜力的基本参
数。数值越高，通常表明抗液化能力越大。其二，深度
剖面。剪切波速测试提供剪切波速度的深度剖面，使工
程师能够评估土壤刚度如何随深度变化。其三，特定场
地分析。剪切波速度数据可用于特定场地液化评估，包
括估计不同地震场景的循环应力比（CSR）。
2.液化潜力评估
液化潜力评估包括：（1）液化潜力指数（LPI），
是一种广泛使用的评估土壤液化敏感性的工具。它结
合了各种土壤和地震相关因素来估计液化发生的可能
性。LPI计算通常涉及以下因素：其一，循环应力比
（CSR）。CSR源自地震特征和土壤特性，表示地震加
载过程中土壤所承受的应力。其二，有效覆盖应力。这
是总覆盖应力与孔隙水压力之间的差值，考虑了土壤上
的围压。其三，相对密度或SPTN值。土壤密度的测量，
如相对密度或SPTN值，用于考虑土壤压实和颗粒排列。
其四，淤泥和黏土含量。土壤中细粉（淤泥和黏土）的
存在会影响液化敏感性。LPI计算产生一个数值，工程
师可以使用该数值来评估土壤的液化脆弱性。LPI值越
高，通常表明发生液化的可能性越大。（2）循环应力
比（CSR）。循环应力比（CSR）是循环载荷（地震振
动）期间施加在土壤上的应力的直接测量值。液化评估
中与CSR相关的关键考虑因素包括：其一，阈值。工程
师将针对特定地震场景计算的CSR与土壤的循环阻力进
行比较，以评估液化的可能性。如果CSR超过该阈值，
则更有可能发生液化。其二，经验相关性。各种经验相
关性可用于根据震级、距震中的距离和土壤特性等地震
特征估计CSR。这些相关性有助于评估液化潜力。
四、岩土工程中土壤液化灾害的防范策略
土壤液化给基础设施和公共安全带来了重大风险，
为了应对这些风险，实施以下的灾害防范策略，至关重
要且势在必行。
1.土壤改良技术
（1）压实。适当压实松散的颗粒土壤可以增加其密
度并降低液化的可能性。该技术涉及机械压实土层以消
除空隙并提高承载能力或使用振动探头振动压实松散的
土壤。（2）石柱。石柱是通过将石骨料放入地下钻孔中
建造的。这些石柱加固了土壤并提高了其承载能力，降
低了土壤液化的风险。（3）化学灌浆。通过向土壤中注
入硅酸盐水泥、聚氨酯灌浆或其他化学材料与土壤机械
混合，提高土壤的结构稳定性和抗液化能力。（4）土
体加固新技术。国内有学者研究了一种微生物诱导碳酸
钙沉淀(简称MICP技术)，其是一种环境友好型、绿色可
持续的土体加固新技术，可用于加固地基、处理液化土
体，拌入定量氧化镁，在镁式碳酸盐、氢氧化镁和碳酸
钙结晶的共同作用下，土颗粒孔隙被有效填充、胶结，
提升了土体的抗压强度，有效改善了浸水稳定性。
2.结构工程解决方案
（1）加固桩基。土壤液化会使桩基出现较大的侧向
变形甚至破坏，导致上部结构失效，采用工业废料矿渣
（下转第108页）
108
技术应用与研究
表4　钻井液抑制性能评价
体系 回收率（%） 16h膨胀率（%）
清水 27.52 26.44
聚合物体系 94.67 6.42
三、现场应用情况及效果评价
1.现场应用
2023年，套管开窗侧钻钻完井工艺技术现场累计应
用13井次，其中，油田应用3井次，中原油田应用10井
次，平均机械钻速5.58m/h，同比2022年平均机械钻速
5.44m/h，提高2.6%。
2.效果评价
2023年完成13口侧钻井，均为油井，增加可采储量
5.6×104t，恢复产能0.8×104t，增油0.7×104t，获得了良
好的经济效益。老井侧钻充分发挥了老井的余热，不仅
增加了产量，而且侧钻井还可以利用老井原有井段和地
面设施，其钻井成本要比钻新井低得多，经粗略计算，
与新井费用对比，侧钻井总费用大约是钻新井35%。
四、结论与认识
侧钻完井技术在老区油田已步入了大规模的推广应
用阶段，它能充分开采老井的剩余资源，并可节约大量
的钻井投资，具有推广应用价值；第一，解决了部分大
修不能解决的井况问题，使老井重新焕发新的青春；第
二，钻头、钻具组合优化以及施工参数优化是解决机械
钻速低的有效途径；第三，钻井泥浆体系的研究与维
护，能够极大地减少钻具粘卡等工程事故；第四，钻侧
核心技术对外依赖性强，下一步应该加大对固井工艺技
术、随钻工艺、承压堵漏技术、扩眼技术研究。第五，
加强钻具及工具管理，按要求对钻杆进行定期探伤，维
护保养，并实行分级管理，杜绝不合格钻具及钻头等工
具入井，确保侧钻施工安全。
参考文献：
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作者简介：王伟红（1971—），男，汉族，山西忻州
人，本科，助理工程师，研究方向：压裂配套，侧钻技
术与井控技术。
（上接第248页）
粉新型材料可以有效减缓桩周土体的孔压增长，减小桩
的侧向变形，避免液化过程中建筑物沉降或倾斜。（2）
基础隔震。基础隔震系统使建筑物或结构在地震期间免
受地面运动的影响。它们允许结构独立于液化土壤移
动，减少地震力并最大限度地减少损坏。（3）抗液化设
计。工程师可以通过结合柔性基础、钢筋混凝土和抗震
建筑规范等功能来设计能够承受液化引起的地面运动的
结构。（4）挡土墙和边坡稳定性。加固的挡土墙和边坡
稳定措施有助于避免液化引起的地面运动引起的山体滑
坡和结构损坏。
3.建立预警系统
预警系统由以下几部分组成：（1）地震监测。连续
监测地震活动可以及早发现潜在的地震。现代技术可以
快速评估地震事件的规模和位置，从而及时发出警报。
（2）土壤监测。在脆弱地区安装土壤监测系统可以检测
土壤状况的变化，包括孔隙水压力的增加。这些系统提
供潜在液化危险的早期预警。（3）公共警报系统。液化
易发地区的社区可以建立公共警报系统，通知居民即将
发生的地震并提供安全措施指示。
4.应急响应计划
制订全面的应急响应计划（包括疏散程序以及与地
方部门的协调），可以有效管理与土壤液化相关的紧急
情况。在此基础上，应组织公众教育活动，让公众多学
习灾害防范的知识，熟练掌握一系列的自救技能。
5.国际防灾合作
液化灾害的有效防范还需要国际层面的合作。这种
合作的关键方面包括：（1）共享数据和信息。具有处理
土壤液化经验的国家应与面临类似风险的国家分享其知
识、数据和最佳实践。这可以包括有关灾害绘图、缓解
策略以及从过去事件中吸取的教训的信息。（2）联合
研究计划。涉及多个国家的合作研究项目可以更全面地
了解液化风险并制定全球适用的缓解策略。（3）能力
建设：国际组织和发达国家可以协助发展中国家建设评
估和减轻土壤液化风险的能力。这包括培训计划、技术
援助和技术转让。（4）预警系统。国际合作可以开发出
区域或全球预警系统，该系统可以为潜在的土壤液化事
（下转第231页）
231
　综述
NMR（CDCl3，400MHz，δppm）：8.23（d，1H，J＝
2.8Hz），8.08（dd，1H，J1＝8.8Hz，J2=2.8Hz），7.57
（dd，1H，J1＝7.6Hz，J2＝1.6Hz），7.41（dd，1H，
J1＝9.2Hz，J2＝1.6Hz），7.08（t，1H，J＝7.6Hz），
6.97（d，1H，J＝8.0Hz），6.80（d，1H，J＝8.8Hz），
3.97（m，1H），3.79（s，3H），3.65（m，1H），3.23
（m，2H），3.10（m，1H），2.77（m，2H），2.65
（s，3H），1.92（m，1H）。
四、结论
Nucleozin是通过计算机高通量筛选设计合成的一类
全新的具有非常优秀生物活性的抗流感病毒药物，它以
流感病毒核蛋白为作用靶点，通过诱导核蛋白的构象发
生变化，影响核蛋白-RNA复合物的形成，从而抑制病
毒RNA复制。从药理学数据分析，相较其他类型的抗流
感病毒药物，Nucleozin具有巨大的开发潜力。Nucleozin
的化学结构比较复杂，能够改造的地方很多。在已有文
献报道的基础上，本课题以Nucleozin为先导化合物，针
对其结构特点利用生物电子等排原理对其进行结构修饰
改造，一共设计合成了两类共3个Nucleozin衍生物，为后
续的体外活性测试和构效关系研究奠定基础。
参考文献：
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【基金项目】湖南自然科学基金项目《科药联合基金》
（项目编号：2022JJ80004）。
作者简介：朱颖熹（1986—），女，汉族，湖南株洲人，
硕士研究生，高级工程师，研究方向：创新药物研究。
件（特别是在地震多发地区）提供及时警报。（5）标准
化。制定土壤液化评估和缓解的国际标准可以确保跨境
方法的一致性。（6）救灾协调。发生土壤液化灾害时，
国际协调要及时向受影响地区有效部署人道主义援助和
资源。
五、结束语
总而言之，在应对土壤液化灾害带来的诸多挑战
时，只有灵活运用土壤改良技术，完善结构工程的解决
方案，制订灾害预警系统和应急响应计划，主动寻求与
国际防灾组织的合作，通过共享数据、防范策略、资源
与经验，才能不断减轻土壤液化的危害，高质量完成岩
土工程的规划任务，在更加安全且富有弹性的城市环境
中更好地进行社会性活动。
参考文献：
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（上接第108页）

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