饱和黄土场地液化的工程初判和详判指标与方法研究

黄土液化的判别是工程界长期存疑的问题.本文基于不同黄土场地的现场标贯试验、波速测试和试样的室内动三轴试验研究以及《兰州市区建筑抗震设计规程》(DB62/T25-3037-2006)使用反馈情况,提出了饱和黄土场地液化的工程初判和详判指标与方法:(1)地层年代、粘粒含量、塑性指数、剪切波速、土层埋深条件等可作为饱和黄土场地液化初判的指标;(2)国家《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)[2]中基于标贯击数的液化判别公式和液化指数计算公式适用于饱和黄土地基的液化判别和液化程度评价,但黄土液化判别的标贯击数基准值需要修正;(3)对应于设防加速度0.1g、0.15g、0,2g、0.3g、0.4g下饱和黄土液化判别的标贯击数基准值应分别为7、8、9、11、13,显著小于砂土液化判别的相应值.目前该判别方法已被纳入《甘肃省建筑抗震设计规程》(DB62/T25-3055-2011)[3].     

剪切波速液化判别方法对粉砂及粉土适用性研究

含细粒土体相对于纯净砂在自然界中分布更为广泛,其地震液化灾害在上世纪70年代之后逐渐成为研究热点,然而关于其液化判别,一直以来都只是在砂土方法的基础上,稍作调整。本文对比了美国NCEER推荐的基于标贯试验的Seed方法和基于剪切波速试验的Andrus和Stokoe方法,以历史地震数据检验方法,结果显示剪切波速方法对含细粒土体过于保守,并且细粒含量越高,对非液化点越不可靠。通过建立两个方法 3组细粒含量下液化临界曲线上的剪切波速与标贯击数相关关系,得出临界剪切波速随细粒含量增加而减小的趋势没有临界标贯击数那么迅速。剪切波速试验为小应变无损测试,对含细粒土土颗粒间胶结力较为敏感,而液化状态为大应变破坏阶段,土体胶结力基本丧失,因此对胶结较强的含细粒土体,剪切波速指标与液化难以建立唯一联系。另外,中国规范剪切波速液化判别方法存在误导,由于判别式已经用黏粒含量修正,因此,V_(s0)经验系数应统一只取砂土数值。     

基于实测数据的场地特征参数与液化相关性分析

通过搜集国内外现有的地震液化实测数据,利用皮氏积距相关系数法分析了影响砂土液化的PGA、地下水位、饱和砂层埋深、标贯击数以及剪切波速等特征参数与液化的相关性,对比研究了在不同埋深、地下水位和烈度范围内各参数相关性的表现以及各参数相关性间的对比,得到了实际动荷情况、真实埋藏条件以及现场实测下土力学指标与液化关联性的真实结果。分析结果表明:地下水位、砂层埋深、标贯击数和剪切波速与液化呈负相关,PGA与液化呈正相关;砂层埋深、标贯击数与液化显著相关,而地下水位和剪切波速与液化相关性不显著;标贯击数与液化的相关性最大,其次为埋深、PGA和水位,最小为剪切波速。     

基于液化SPT基准值的液化势估计

基于神经网络BP模型和可靠度理论,并沿用抗震规范中液化标准贯入锤击数基准值概念,建立了简化的液化判别概率方法。文中以液化标准贯入锤击数作为估计液化势的基本依据。该基准值是给定地面加速度、土层埋深、地下水位的液化临界锤数,也与震级大小和液化概率有关。为了对不同震级和土层中任一点进行液化判别,引入土层埋深水位以及震级大小对基准值的修正系数。为了方便工程应用,也给出了按地震分组的液化判别方法。     

黄土及一般含细粒土体液化判别方法研究

黄土液化的判别是工程界长期存疑的问题,现场黄土含水量较低,剪切波速较高,而实验室对其饱和,饱和过程对其土体结构影响还不确定,又由于固结比对土体刚度的影响仍然没有定论,这就导致室内黄土动三轴液化试验结果与现场力学指标一直无法建立联系。另一方面,黄土从颗粒组成来说,属于细粒土范畴,细粒土液化判别方法应可为黄土液化判别提供参照,但由于实验室配制试样相对密度、土体骨架强度及细颗粒赋存形式很难控制,导致细颗粒对土体液化势影响研究饱含争议与矛盾。本文紧密结合工程和科研工作需求,设计了一系列原状黄土在均等固结与偏压固结下的动三轴弯曲元试验,以及原状黄土在动三轴内饱和过程及饱和后的剪切波速试验,并且对一个饱和黄土场地进行了现场原位测试,回顾了现有标贯液化判别方法,对含细粒土体液化判别指标进行了系统研究,改进了细粒土液化初判准则以及含细粒砂性土液化判别式,最后对CPT液化判别方法的可靠性进行了数据检验。具体工作和成果包括:(1)采用动三轴弯曲元试验系统,对兰州市多个场地原状黄土进行了均等固结与偏压固结下剪切波速测试,证实了相关固结比对土体刚度影响的试验研究结果,进一步对比均等固结与偏压固结下试样轴向变形,分析了固结比对土体刚度影响的机理。(2)采用动三轴弯曲元试验系统,首先对原状黄土饱和过程进行了剪切波速跟踪测试,并进一步对比饱和黄土与原状黄土在同一逐级加压的过程中剪切波速与轴向变形测试值,最后通过与现场饱和黄土场地水位上下黄土层实测标贯击数、剪切波速对比,分析了原状黄土遇水及饱和后的软化特征。(3)通过对比唐山、海城地震两个液化地区粉土与砂土的剪切波速与标贯击数统计关系,发现对于剪切波速相同的饱和粉土和砂土,由于粉土的触变性,粉土标贯击数显著小于砂土。结合NCEER推荐的基于SPT与VS的液化判别方法,建立了3个细粒含量下临界剪切波速与临界标贯击数的相关关系,证实了含细粒土体的触变性。(4)回顾了目前国内外有关含细粒土液化研究现状,结合1975年海城地震,1976年唐山地震,1999年土耳其Kocaeli地震和台湾集集地震液化与非液化土数据分析,详细对比了现有液化判别式和初判条件的优劣,改进了细粒土液化初判准则以及含细粒砂性土标贯液化判别式。(5)回顾了NCEER推荐的Robertson的CPT液化判别方法和Olsen的CPT液化判别方法,通过对1999年台湾集集地震液化与非液化土数据分析,并将判别结果与SPT方法判别结果进行比较,指出了CPT液化判别方法还没有达到SPT方法的准确性,但是CPT的土分类图却是其最大的优势所在。     

关于砂土液化判别的若干意见

简要回顾了我国抗震规范中液化判别方法的发展历史,并对我国若干规范中的液化初步判别的条文进行了比较,提出了修改意见;对我国有代表性的几种液化判别方法及基于Seed简化方法修正的美国NCEER法进行了评述和综合对比,指出了我国现行若干规范中有关液化判别规定方面的错误;此外,还将GB50011－2001《建筑抗震设计规范》液化判别公式转变为类似于NCEER法的表达式,拓宽了该规范方法的应用范围。最后,结合某长江大桥工程的地基液化判别工作,探讨了深层土液化判别的可能性,结果表明,本文建议的方法是可行的。     

标贯法对巴楚地震液化场地适用性及误判原因分析

以2003年2月24日新疆巴楚-伽师地区液化调查为基础。检验国内外现有以标准贯入击数试验为指标的液化判别方法的适用性,包括我国规范液化判别方法和Seed-Idriss方法。检验结果表明,我国规范和Seed-Idriss方法在对巴楚地震液化场地判别成功率较低,总体成功率均为66%,非液化场地的判别成功率分别为85%和84%,但对液化场地判别成功率仅为43%和48%,明显偏于危险。原因可能是标贯形成数据主要来源其它地区而巴楚地区砂土与之差异较大所致,值得深入研究。     

砂土液化标贯判别法在天津地区适用性分析

针对天津地区典型的饱和粉土液化判别现状以及抗震设防标准大幅调整的情况,进行标贯判别法的适用性分析。通过收集大量工程钻孔数据,结合唐山地震震后调查研究结果,对比分析国内三种规范标贯法的液化判别效果;并结合Seed简化法对明显液化区、非液化区数据进行液化回判成功率对比。研究结果表明,在Ⅶ度(0.15g)和Ⅷ度(0.20g)条件下,现行《建筑抗震设计规范》(2010版)法在天津地区液化判别的安全度最高,在液化区的判定成功率最高,但在非液化区的误判率也很高,且判定的液化程度等级与实际液化情况相比明显偏重;地标《岩土工程勘察规范》法在液化区的判定成功率较高,与现行抗规2010版接近,但对非液化区的误判率降低比较明显,判定液化程度等级与实际情况吻合性较好,既保证了安全度,又体现出了一定的经济性,对天津地区粉土液化的适用性更好。     

国家规范中液化判别特征深度的适用性研究

我国抗震规范砂土液化初判条件中,若砂层上覆土层深度超过特征深度即判为不液化或不考虑液化影响,利用近期地震液化调查数据对其适用性进行了检验。采用1995年日本阪神地震和1999年台湾集集地震的液化调查资料,发现我国规范液化判别特征深度取值会产生不可忽视的误判,而造成偏于危险的结果;采用2011年新西兰Ms6.3级地震液化调查资料,初步估计按我国规范液化判别特征深度取值会将65%的液化场地判为非液化场地,严重偏于危险。因此我国规范液化初判条件液化特征深度取值已不适用,需要研究改进。     

我国中、低烈度区罕遇地震设防水准的选取

采用概率地震危险性(PSHA)方法计算了我国中、低烈度区位于主要经济带内的28个大中城市50年超越概率3%和2%的地震动峰值加速度,为比较中、低烈度区罕遇地震不同设防水准的影响提供了定量数据;计算了中、低烈度区50年超越概率3%和2%地震作用下对应的建筑结构的屈服加速度,评价其抗震能力。结果表明：50年超越概率2%对应的屈服加速度明显大于50年超越概率3%的对应值。根据分析结果,建议抗震设计规范将中、低烈度区罕遇地震的设防水准统一至50年超越概率2%。     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Earthquake Engineering and Engineering Vibration Aims And Scope

正This journal is established by the Institute of Engineering Mechanics(IEM),China Earthquake Administration,to promote scientific exchange between Chinese and foreign scientists and engineers so as to improve the theory and practice of earthquake hazards mitigation,preparedness,and recovery.To accomplish this purpose,the journal aims to attract a balanced number of papers between Chinese and     

INTERNATIONAL RESEARCH AND TRAINING CENTER ON EROSION AND SEDIMENTATION(IRTCES)

正Director:Shangfu Kuang,China Vice-directors:Chunhong Hu,China Duihu Ning,China Guangquan Liu,China The International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation(IRTCES)was jointly set up by the Government of China and UNESCO on July 21,1984.It aims at the promotion of international exchange of knowledge and cooperation in the studies of erosion and     

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正SCIENCE CHINA Earth Sciences,an academic journal cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press and Springer,is committed to publishing high-quality,original results in both basic and applied research.