砂土液化

地球内部发生剧烈变动(如断层突然滑动或火山活动)后,地表会随之出现强烈震动,这就是地震现象。地震会引发诸多次生灾害,如爆炸、火灾、海啸、洪水、泥石流、传染病等,对人类社会的破坏和影响极大,而砂土液化也是其中之一。
被摇成“液体”的砂土
埋藏较浅的饱水松散砂土(包括不同粒径的砾石和更细的泥土)遭受强烈振动(如爆破、地震、机械爆破等)时,颗粒间的位置迅速调整,失去粒间的接触压力和摩擦力,有被振密的趋势。颗粒间的孔隙水压力急剧升高,快速聚集、挤出,砂粒们不再互相接触,而是随着水流不断翻滚,固态砂土变成了液态混合物,这个过程叫作“液化”或“流体化”。
液化后的混合物会向压力低的一方运动,若地下有合适的通道或洞穴,混合物会涌向这些地方。当它们沿一定的通道涌出地表,呈现喷砂冒水的状态时,人们会形象地将其称为“砂涌”。有时,它们还会在地表形成火山锥一样的形态,被称作砂火山。
虽然砂土液化的成因多样,但地震造成的砂土液化范围最大、后果最严重,它们在流动过程中会破坏沿途的地貌景观和人类建筑,严重的还会造成人畜伤亡。
因其形态和泥石流十分相似,所以经常难以分清。二者最大的区别在于水的来源:泥石流中的水来自暴雨、冰川融水、堤坝垮塌等地表水;砂土液化的水则来自地下砂土层中固有的孔隙水。其次,泥石流多发于山洪沟或周边的斜坡,较易根据发生区域进行判定,而砂土液化的判定则更加复杂。
如山洪般倾泻的“野兽”
以2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县的6.2级地震为例。

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本文刊登于《知识就是力量》2024年5期
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