下辽河平原区剪切波速与土层埋深关系分析

土体剪切波速是岩土工程勘察和地震安全性评价应用最广的参量之一。依据下辽河平原区大量的钻孔实测剪切波速数据,探讨了不同土类剪切波速与埋深间的关系:通过最小二乘法分别采用线性模型、指数模型和一元二次多项式模型建立了按土性分类的土体剪切波速与埋深间的统计公式,以拟合优度为评价指标进行对比选择,并与《构筑物抗震设计规范》的经验公式及工程场地实测结果进行了对比。结果表明:所推荐的剪切波速与埋深间的统计公式优于规范的经验公式;采用推荐公式与实测结果进行了土层地震反应分析对比,结果表明,两者计算结果差别不大,均可用于下辽河平原区一般建筑的工程勘察与地震安全评价。     

航空工业组团阎良片区土层剪切波速与深度的统计关系

基于航空工业组团阎良片区地震小区划项目中大量的剪切波速实测资料,利用最小二乘法,采用常用的幂函数、指数函数、线性函数和一元二次多项式函数4种模型,统计回归了该地区土层剪切波速随深度的变化关系;并以拟合优度为评价标准,通过比对分析和讨论,给出了场地土及其主要岩性剪切波速与深度变化的经验回归公式。结果表明,场地土剪切波速与埋深有显著的相关性,所推荐的经验公式可供无波速资料的场地参考使用。     

利用深度回归分析天津市区土体剪切波速

应用数理统计方法分析了天津市78个钻孔,2 212组不同岩土体的剪切波速数据,得到了其区分岩土类型和不区分岩土类型2种情况下最优的剪切波速回归公式,利用所得经验公式对实际钻孔不同深度剪切波速进行了预测,并基于实测结果对预测结果进行了分析。结果表明,天津市区主要岩土类型剪切波速与深度的相关性大小存在较为明显的差异,其中粘土、粉土和粉质粘土的相关性最好,粉砂和细砂次之,人工填土最差;各类主要岩土体剪切波速与埋深之间的相关关系中多项式模型拟合精度最高,给出的各类主要土体剪切波速与埋深经验关系准确可靠,可用于天津市区主要土体剪切波速计算工作。     

基于灰色关联分析回归天津市区土体剪切波速

利用天津市78个钻孔2 212组不同岩土体的剪切波速数据,分析天津地区土层剪切波速随土层深度、岩土类型等影响因素的变化规律,利用灰色关联分析方法研究上述影响因素与天津地区土层剪切波速之间的相关性,获得该区土层剪切波速各影响因素的灰色关联排序,继而得到区分岩土类型的剪切波速回归公式,利用所得公式对实际钻孔不同深度剪切波速进行预测,并基于实测结果对预测结果进行分析。在天津地区,应综合利用岩土类型和土层深度对剪切波速进行评价。不同岩土类型、剪切波速与深度的相关性大小存在较为明显的差异,其中粘土的剪切波速和深度之间的相关性最强。同等深度条件下,由粘土到细砂粒径逐渐增大,其相应的剪切波速也逐渐增大。各类主要岩土体剪切波速与埋深之间的相关关系中多项式模型拟合精度最高,可用于天津市区主要土体剪切波速计算工作。     

朔州市区土层剪切波速与埋深的统计关系

基于朔州市地震小区划工作中大量钻孔的剪切波速数据,利用最小二乘法,分别采用线性模型、幂函数模型和多项式函数模型建立了不同地质单元、不同场地类别、不同土体物理状态下常规土层剪切波速随深度变化的统计关系式。结果表明,4个地质单元的剪切波速与埋深间的散点图均呈非线性关系,且其分段性较为明显;以拟合度为评价指标对比了常规土类的分段拟合关系式及拟合参数,结果表明采用二次多项式函数模型的拟合优度要好于线性模型及幂函数模型的拟合优度;为了验证优选出的拟合公式的可靠程度,选定了不同地质单元的钻孔进行剪切波速实测,并将实测结果与拟合公式的预测结果进行对比,结果表明拟合公式预测的剪切波速值与场地实测剪切波速值基本吻合,可作为该地区无剪切波速测试场地的参考依据。     

和田市土层剪切波速与土层埋深关系统计分析

收集和田市土层钻孔剪切波速实测数据,按照地貌单元划分,按不同岩性分别采用线性函数模型、一元二次函数模型及幂函数模型等三种模型进行土层剪切波速与土层埋深的统计回归分析,给出拟合参数和拟合优度R2,从而得到和田市各工程地质单元各类土层剪切波速与土层埋深关系公式。并对统计回归分析结果进行了显著性检验,此基础上计算出场地覆盖层厚度计算值,将土层剪切波速预测值与实测值、覆盖层厚度计算值与实测值进行对比,验证统计回归关系式的合理性和适用性。结果表明,统计分析得到的和田市城区各工程地质地貌单元各类土层剪切波速与土层埋深关系公式较为准确可靠。     

山东地区粉质黏土剪切波速与埋深关系研究

粉质黏土在山东地区分布广泛,对粉质黏土剪切波速—埋深关系的研究可用于指导实践。根据山东境内的工程地质特征,本文将山东划分为鲁西地区、鲁中南地区和鲁东地区3个统计单元,分别对粉质黏土的剪切波速—埋深数据进行统计,使用4种回归模型对粉质黏土剪切波速—埋深数据进行回归分析,对比各回归模型的拟合效果。研究表明,粉质黏土剪切波速与埋深之间有明显的相关性,基于幂函数的回归模型(v_(si)=ah_i~b+c)具有最佳的拟合效果,在Ⅱ类场地和Ⅲ类场地条件下都能很好的拟合剪切波速随埋深的变化,并且具有良好的拟合优度。基于该模型,本文得到了鲁西地区、鲁中南地区和鲁东地区粉质黏土剪切波速—埋深关系经验公式并给出了相应的误差,供实际工作中缺乏剪切波速时参考。     

土层剪切波速与埋深关系统计分析和应用

一般认为土层剪切波速与埋深关系的回归公式主要用于对当地土层剪切波速值的初步估计。为了提高钻孔波速测试数据的应用价值,基于土层剪切波速与埋深关系的主要数学模型及其拟合参数,推导了场地覆盖层厚度计算公式、等效剪切波速计算公式和时深转换中反射波组埋深计算公式。以河南省长垣县场地为例,采用上述新公式计算获得的场地覆盖层厚度值、等效剪切波速值可满足工程需要。并提出应用这些新公式的步骤为:1)依据场地相关资料划分地震工程地质单元;2)对同一个地震工程地质单元内的钻孔波速测试数据进行统计分析,综合判别和选择土层波速与埋深统计关系的数学模型及其拟合参数;3)将选择的数学模型的拟合参数分别代入上述的新公式,即可分别获得场地覆盖层厚度、等效剪切波速或地层反射波组埋深。     

成都地区土层剪切波速与埋深的关系

基于成都市地震安评报告中的场地钻孔剪切波速资料,定性探讨了成都地区Ⅱ类场地常见的10类土的剪切波速与埋深的关系;将拟合优度作为模型的综合评价指标,推荐给出针对不同类型土层的拟合函数模型。基于某工程的钻孔数据,利用推荐的数学回归模型和遗传神经网络模型,与其它研究模型计算得到的剪切波速预测值及实测值进行对比分析。结果表明：...     

铜川新区土层剪切波速与土层深度的统计关系研究

基于铜川市地震小区划项目中46个钻孔1 960个实测剪切波速样本数据,采用幂函数、指数函数、线性函数和一元三次多项式函数4种模型,对该地区典型土层剪切波速随深度的变化关系进行统计回归,并以拟合优度为评价标准,得到最优回归公式为一元三次多项式函数模型。与实测波速对比结果表明,本地区按区分岩性的最优回归公式分层得到的预测结果精度更高,所推荐的经验公式可供无波速资料的同类场地参考使用。     

山西大同市区剪切波速与土层岩性及深度关系的研究

在对山西大同市区3个主要地貌单元共72个钻孔的剪切波速资料分析整理的基础上,利用指数形式的剪切波速与深度经验公式,对测点较多的粉质黏土、粉土、粗砂三类土层的剪切波速Vs与土层深度H的关系进行统计回归,并将实测剪切波速值与利用上述统计结果得到的预测值进行对比检验,结果表明,分地貌单元各类土层的Vs-H经验关系是可靠的,符合当地岩土特征,可用于对该地区地层剪切波速进行推测。     

广西柳州地区常见土类剪切波速与埋深之间的相关性

基于广西柳州地区地震安全性评价中实测所获的钻孔资料,利用线性模型、幂函数模型和二次函数模型分别对该地区土层剪切波速与埋深之间的相关性进行了拟合分析,通过对比发现幂函数模型为二者间相关性拟合的最优选择,同时探讨了土体状态对二者相关性的影响。结果表明:除人工填土外,柳州地区内常见土层剪切波速与埋深之间具有较强的相关性,区域性对其相关性也具有影响。最后以实测钻孔为例,验证了本文模型的预测精度和可靠性,而且模型的预测精度可以通过区分土体状态得到明显提高。      

四川和云南地区场地平均剪切波速vS20和vS30经验预测模型研究

利用四川和云南地区共973个工程场地钻孔资料,分别基于常速度外推模型、对数线性模型和条件独立模型的经验外推方法建立了该区域20 m和30 m平均剪切波速v_S20和v_S30的经验预测模型。研究表明常速度外推模型的预测误差最大,当波速资料深度小于10 m时,常速度外推方法会显著低估实际场地平均波速。基于对数线性外推方法建立了四川和云南地区波速经验预测模型,对比结果表明四川和云南地区平均波速预测结果与北京和加州地区较接近,明显低于日本地区。基于三种不同外推方法的预测误差对比分析结果表明条件独立性模型的预测结果在不同深度时误差均为最小,建议优先采用该方法建立的区域波速预测模型。      

APPLICATION AND STATISTICAL ANALYSIS OF RELATIONSHIP BETWEEN SHEAR WAVE VELOCITY AND DEPTH OF SOIL-LAYERS

The shear wave velocity is one of the important parameters in seismic engineering.The common mathematical models of relationship between shear wave velocity and depth of soil-layers are linear function model,quadratic function model,power function model,cubic function model,and quartic function model.It is generally believed that the regression formulae based on aforementioned mathematical models are mainly used for preliminary estimation of the local shear wave velocity.In order to increase the value of test data of wave speed in boreholes,the calculation formulae for the thickness of ground cover layer are derived based on the aforementioned mathematical models and their fitting parameters.The calculation formulae for the mean shear wave velocity of soil-layers are derived by integral mean value theorem.Accordingly,the calculation formulae for the equivalent shear wave velocity of soil-layers are derived.The calculation formulae for the depth of reflective waves in time-depth conversion of the reflection seismic exploration are derived.Through the statistical analysis of test data of shear wave velocity of soil layers in Changyuan County,Henan Province,regression formulae and their fitting parameters of aforementioned mathematical models are obtained.The results show that in the determination of the quality of these regression formulae and their fitting parameters,the adjusted R-square,root mean square error and residual error,the matching on the statistical range between the geometry of function of mathematical models used and the scattergram of the measured data,the application purpose and the simplicity of the regression formulae should be considered.With the aforementioned new formulae,the results show that the calculated values of equivalent shear wave velocity of soil-layers and thickness of ground cover layer meet the engineering needs.The steps for statistics and applications of the relationship between shear wave velocity and depth of soil-layers for a new area are as follows:(1) Analyze the relevant data about the site such as the drilling and wave speed test data,etc.and divide the site into seismic engineering geological units;(2) In a single seismic engineering geological unit,make statistical analysis of the data of borehole wave speed test,comprehensively identify and select mathematical models and their fitting parameters of the relationship between shear wave velocity and depth of soil-layers;(3) Substitute the selected fitting parameters into the formulae,based on their mathematical models for the thickness of ground cover layer,or the equivalent shear wave velocity of soil-layers,or the depth of reflective wave,then the thickness of ground covering layer,equivalent shear wave velocity,and depth of reflective wave are obtained.     

土层剪切波速测试中的不确定性对场地地震动参数的影响分析——以Ⅲ类场地为例

本文选取山东地区2个Ⅲ类场地的工程地质勘探及土层剪切波速等资料,将土层厚度按5个深度段,每个分段给出了4个土层剪切波速的改变量,通过改变不同深度段土层剪切波速,建立了19种土层地震反应分析模型,分析了不同深度段,不同概率水平下土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响。研究表明,不同深度段土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响有差异。具体表现为,土层剪切波速的改变在1—10m、11—40m和地震输入界面处三个深度段对地震动加速度峰值影响较大;其中,41—70m和71—100m两个深度段剪切波速的改变对地震动加速度峰值影响小;在土层深度1—10m时,剪切波速降低,峰值变大,剪切波速的改变与峰值的改变呈负相关;在其它深度段,剪切波速降低,峰值变小,剪切波速的改变与峰值的改变呈正相关。剪切波速的改变在1—10m和11—40m两个深度段对地震加速度反应谱影响较大;在41—70m、71—100m和地震输入界面三个深度段对地震加速度反应谱影响很小。     

不同深度土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响分析——以Ⅱ类场地为例

以Ⅱ类场地为例,选取了山东地区2个场地的工程地质勘探及剪切波速等资料,通过改变不同深度段波速,分别建立土层模型,计算分析了不同深度段、不同概率水平条件下剪切波速的变化对场地地震动参数的影响。研究结果表明,剪切波速的变化对场地地震动加速度峰值影响在浅层影响最大,基岩输入面处次之,深层最小;对特征周期的影响,在浅层影响最大,深层次之、基岩输入面处最小。研究结果为进一步研究土层剪切波速测试中的不确定性对场地地震动参数的影响及合理确定场地地震动参数提供一定的参考。     

土层剪切波速在泉州市区场地评价中的应用研究

简述了剪切波速的测试技术,并分析了剪切波速在泉州市区各类土层和各种典型地层结构中的统计规律与基本特征,研究了剪切波速在场地分类中的应用,及其与脉动卓越周期在场地评价中的关系.     

天津滨海场地土动力学参数研究

天津滨海地区是典型的软土区,属晚第四系以来的浅海相沉积软土。本文收集了该地区地震安全性评价报告中的土动力学参数的实验资料,并补充了15个钻孔的测试实验,统计分析了淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、粉质粘土、粘土、粉砂、细砂等7种土类的实测土动力学参数,给出了它们在不同深度下的动剪切模量比和阻尼比的统计值。然后,选取了2个典型钻孔并建立了土层地震反应分析模型,分别运用本文统计值、94规范值和袁晓铭等(2000)的推荐值进行土层地震反应计算,从反应谱形状、地表峰值加速度和反应谱特征周期等方面说明了本文统计值的适用性和针对性。本文的研究成果对天津滨海地区各类工程建设的场地地震安全性评价工作具有一定的借鉴和参考价值,且有利于该地区工程场地地震安全性评价工作的开展。     

基于反卷积干涉法的土层地震反应特性研究

美国阿拉斯加安克雷奇德兰尼公园的土层地震反应观测台阵建有6个井下观测点和1个地表观测点, 每个观测点设置一个三分量加速度传感器, 该台阵建成后记录了多次地震事件. 本文通过反卷积地震干涉法对这些地震记录进行土层反应分析, 根据该分析结果提取土层结构的等效剪切波速和阻尼比. 所有层位的地震记录对地表记录的反卷积波形均反映出在土层中传播的上、 下行波, 其上行与下行至每一层的时间差别明显. 根据每一层的到时差, 确定土层中的等效剪切波速和分层等效剪切波速, 该结果与现场土层等效剪切波速测试结果吻合较好; 根据等效剪切波速计算出的土层卓越频率, 其一致性亦较好; 根据上、 下行波的峰值分析确定该场地土层的等效阻尼比, 也与软土的阻尼比经验值相当. 这些参数为后续的土层反应模拟和土结相互作用研究奠定了良好的数据基础. 结果表明, 反卷积干涉法能够用于土层反应分析和土层地震反应特性的提取.      

确定场地土层速度结构的改进半波长法

地球物理反演浅地表土层波速剖面通常基于初始速度结构模型,为避免对地勘资料产生较多依赖,充分利用地震和背景噪声等被动源观测记录,快速简便地构建出土层反演的初始模型,本文基于场地土层的频散曲线和水平与竖向谱比提出了一种改进半波长法。该方法首先通过水平与竖向谱比确定场地土层的卓越频率,获取场地覆盖层厚度,确定反演所需的频带范围;其次,利用瑞雷波相速度对剪切波速的偏导数随土层深度的变化规律反演出场地的初始速度结构,并结合工程场地勘探中的半波长法,对常见的三类典型土层模型和日本Kushiro场地实测模型进行了实例分析;最后,将反演得到的速度结构与理论或实测速度结构进行误差对比分析。结果表明:改进半波长法获得的初始速度结构相对于理论或实测速度结构的最大误差不超过35%,可为利用地球物理方法反演工程场地波速剖面构造一个较小的搜索模型空间,进而提高反演计算的速度和结果的可靠性。