粘性土剪切波速不确定性的统计分析

土体剪切波速具有显著的不确定性。基于全国地震安全性评价工作实测的粘性土的大量剪切波速数据,采用2χ检验方法研究了粘性土不同埋深的剪切波速的概率分布。依据所获得的概率分布,采用相应的统计方法给出了粘性土不同埋深的剪切波速的平均值、最大值、最小值、标准差和变异系数,并给出了95%参考值下限和上限,所获得的结果可用于检验场地剪切波速测试结果的可靠性和粗略估计无实测资料场地土的剪切波速。     

基于弯曲元和SCPTU的剪切波速研究进展与挑战

随着弯曲元和SCPTU试验方法的发展,剪切波速需要做总结研究的紧迫性进一步凸显.针对剪切波速问题,通过分析国内外专家学者对剪切波速的计算方法与测试方法的相关研究成果,系统凝练了抗震场地评测、公式计算分析、波形分析方法及细颗粒微观影响机制与弯曲元和SCPTU试验计算剪切波速的核心学术问题,初步揭示了弯曲元和SCPTU测试技术多参数、多影响因素联合分析中迫切需要解决的技术难题,并呼吁弯曲元和SCPTU测试技术分析剪切波速的规范方法,为剪切波速的分析应用提供参考和借鉴意义.     

地下水位对砾性土层剪切波速的影响研究

通过地下水位修正来间接反应有效应力对土层剪切波速的影响的方法被应用于我国剪切波速法砂土液化判别,但现行方法不适用于砾性土层。利用GDS大粒径三轴-剪切波速系统测试不同含砾量,不同相对密度的砾性土在不同应力条件下的剪切波速,研究有效应力对砾性土剪切波速的影响。结果表明:砾性土的剪切波速与有效应力满足幂函数关系,其指数参数稳定,不受土性影响;结合对汶川地震震后调查的砾性土的上覆土层分析,推导出适合砾性土层剪切波速判别法的水位修正公式,给出了简化的线性表达;并分析了地下水位变化对剪切波速测试结果的影响。     

剪切波速和含水率双指标评价黄土震陷

为了研究地震荷载作用下黄土场地的震陷预测问题,以兰州黄土为研究对象来分析剪切波速和含水率与震陷系数的关系,并分别得出拟合函数关系。通过分析剪切波速和含水率在震陷过程中的内在联系,建立剪切波速和含水率双指标预测黄土震陷系数的方法,并依据该方法预测永登地震区黄土场地震陷量。研究结果表明:在一定的剪切波速区间内,震陷系数随着含水率的增加而增大;在一定的含水率区间内,震陷系数随着剪切波速的增加而减小。同时提出剪切波速可以反映黄土不因外部条件而变化的潜在震陷能力为绝对震陷能力的概念,相应的震陷系数称为绝对震陷系数,含水率影响潜在震陷能力的释放。通过震害实例计算验证剪切波速和含水率双指标预测方法的可行性。     

K_0状态下含砾无黏性土剪切波速特性试验研究

剪切波速是评估无黏性土力学性质的重要参数。为探究现行剪切波速液化判别方法不适用于砾性土场地的原因,利用自主研发的无黏性土剪切波速与相对密度联合测试系统,以汶川地震液化场地实测资料为参考,通过对福建标准砂和花岗岩圆砾按比例混合配制不同含砾量的砾性土试样在控制相对密度下的K0状态剪切波速试验,研究其含砾量对含砾无黏性土的剪切波速影响规律。试验结果表明:相对密度相同的砾性土剪切波速大于砂土,二者剪切波速比值与砾性土的含砾量成指数函数关系,两者比值最大为1.4;对于砾性土试样,在含砾量40%-60%间存在阀值,当含砾量小于该值,剪切波速随含砾量的增加明显增大,当含砾量大于该值,剪切波速的增长趋势放缓。试验研究指出了现行剪切波速判别方法不适用于砾性土场地的原因,揭示了含砾量与砾性土剪切波速的相互关系,提出了相同相对密度砾性土相对砂土的剪切波速修正公式,为建立新的判别方法提供了理论基础,也为岛礁珊瑚吹填土等宽级配无黏性新工程材料的性能研究拓展了技术手段。     

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。     

金银岛岩土台阵原位剪切波速剖面评估

土层的剪切波速是描述土动力学特性的重要参数之一。利用金银岛岩土台阵记录的8次浅源地方震的弱震动数据,使用解卷积的地震干涉测量法识别的剪切波走时,评估了该台阵两个水平方向的原位剪切波速剖面。结果表明:在44.2m深度以上,估计与实测的平均剪切波速剖面基本一致,而在44.2m到103.6m深度范围前者大于后者;本研究估计的平均剪切波速剖面比MEHTA等（2007）估计的平均剪切波速剖面更接近实测结果,在44.2m到103.6m深度范围,本研究估计的平均剪切波速与MEHTA等（2007）估计的平均剪切波速相近,二者均大于实测的平均剪切波速。     

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。     

玉溪盆地浅层土层颗粒特征与剪切波速的关系研究

以玉溪盆地16个钻孔的柱状图和波速数据为基础,统计分析了具有不同颗粒特征的土层埋深与剪切波速之间的关系,给出了玉溪盆地内角砾、砾石、圆砾、砾砂、细砂和淤泥质黏土等土层在80 m深度范围内深度与剪切波速的经验关系.通过分析不同颗粒大小、不同磨圆程度土层剪切波速特征,认为土层的波速特征与其形成时所处的沉积环境有一定的关系,并以玉溪盆地浅层土层为例,给出了一种根据具有明显颗粒特征土层估算未测波速钻孔的等效剪切波速的方法.      

柳州官塘片区红粘土剪切波速与埋深的相关性分析

根据广西柳州市官塘片区地震小区划45个钻孔的红粘土土层剪切波速实测数据,对其剪切波速与埋深的相关性进行了研究,结果表明:(1)红粘土的剪切波速随埋深增加的变化规律符合幂函数规律,经验公式为VS=200.4H0.143(R2=0.756);(2)与其它地区粘性土的剪切波速分布规律相比,官塘片区红粘土在埋深较浅时具有较高的剪切波速,随埋深增加其剪切波速递增率减小;(3)所建立的经验公式用于该地区实际工程预测红粘土的剪切波速效果好于《构筑物抗震设计规范》推荐的经验公式,可供当地实际工程估算研究红粘土的剪切波速借鉴使用。     

The use of MASW method in the assessment of soil liquefaction potential

The multi-channel analysis of surface wave (MASW) method is a non-invasive method recently developed to estimate shear wave velocity profile from surface wave energy. Unlike conventional SASW method, multi-station recording permits a single survey of a broad depth range and high levels of redundancy with a single field configuration. An efficient and unified wavefield transform technique is introduced for dispersion analysis and on site data quality control. The technique was demonstrated in the assessment of soil liquefaction potential at a site in Yuan Lin, Taiwan. The shear wave velocity and liquefaction potential assessments based on MASW method compares favorable to that based on SCPT shear wave measurements. Two-dimensional shear wave velocity profiles were estimated by occupying successive geophone spreads at several sites in central western Taiwan, at some of which sand boils or ground cracks occurred during 1999 Chi Chi earthquake. Liquefaction potential analysis based on MASW imaging was shown to be effective for estimating the extent of potential liquefaction hazard.     

解耦纵横波反射波走时反演

基于常规弹性波动方程的反射波走时反演结合走时和反射波信息可以有效的摄取模型参数中的低波数成分,然而纵横波之间的耦合效应以及纵横波速度对波场的敏感性差异,导致反演的非线性问题增强.为此本文研究了基于解耦波动方程的反射波走时反演,并提出改进的时移互相关目标函数,分别隐式计入射波场快照与反传波场快照的时移量,很大程度的降低了纵波、横波之间的耦合关系,并提高纵横波速度低波数信息的反演质量.最后模型测试证明了本文方法的正确性.     

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。      

转换波AVO反演速度比各横波反射系数

Based on the empirical Gardner equation describing the relationship between density and compressional wave velocity, the converted wave reflection coefficient extrema attributes for AVO analysis are proposed and the relations between the extrema position and amplitude, average velocity ratio across the interface, and shear wave reflection coefficient are derived. The extrema position is a monotonically decreasing function of average velocity ratio, and the extrema amplitude is a function of average velocity ratio and shear wave reflection coefficient. For theoretical models, the average velocity ratio and shear wave reflection coefficient are inverted from the extrema position and amplitude obtained from fitting a power function to converted wave AVO curves. Shear wave reflection coefficient sections have clearer physical meaning than conventional converted wave stacked sections and establish the theoretical foundation for geological structural interpretation and event correlation. ＂The method of inverting average velocity ratio and shear wave reflection coefficient from the extrema position and amplitude obtained from fitting a power function is applied to real CCP gathers. The inverted average velocity ratios are consistent with those computed from compressional and shear wave well logs.     

基于背景噪声初步研究河北及邻区的剪切波速度结构

本文根据2010年1～12月河北及邻区的83个宽频地震仪12个月连续噪声记录, 分析了河北及邻区瑞利面波的群速度频散曲线并反演了主要分区内的典型路径剪切波速度结构。 首先采用多重滤波方法提取了台站对5～50 s的面波群速度频散曲线, 然后用Herrmann线性反演方法反演了剪切波速度结构。 结果表明, 群速度频散曲线及剪切波速度分布特征与地表地质和构造特征表现出较好的相关性, 清晰地揭示了地壳内部的横向速度变化。 在短周期(8～20 s), 拥有较厚的沉积层的平原地区表现为明显的低速特征, 而隆起地区则表现为较高的群速度分布特征: 随着周期的增加(>20 s)速度的特征有所改变, 30 s之后由于受地壳厚度的影响, 两者的速度差异逐渐缩小, 在中下地壳波速度随深度增加而增大。 同时, 研究发现在研究区域内西南方向的噪声源占主导作用。     

Evaluation of density in layer compaction using SASW method

SASW test, which is non-intrusive and rapid in the field application, was used to evaluate the layer density in the roller compaction without performing the complicated inversion process. The concept of normalized shear wave velocity was introduced to minimize the effect of confinement in the density evaluation. SASW test was performed to determine the shear wave velocity of the layer, and the free–free resonant column (FF–RC) test was adopted to determine the correlation between the normalized shear wave velocity and density of the site, which is almost unique independent of confinement. Testing and data reduction procedures of both tests were briefly discussed and an evaluation procedure of the field density was proposed by effectively combining in-situ shear wave velocity determined by the SASW test with the correlation between the normalized shear wave velocity and the density determined by the FF–RC test. Finally, the feasibility of the proposed method was verified by performing a field case study at Hoengsung road construction site. Field densities determined by the proposed method matched well with those determined by sand cone tests, showing the potential of applying the proposed method in the field density evaluation.     

基于瑞雷波法的成都盆地场地剪切波速结构确定

在2008年的汶川地震中获得了大量的有价值数据和资料,使得成都盆地成为了研究的热点.为了能够获得成都盆地场地剪切波速结构,为成都盆地及汶川地震的进一步研究提供基本数据支持,本文利用多道面波分析方法在成都盆地(E:103°～105°,N:30°～32°)布置了40个面波测点进行场地剪切波速结构和覆盖层厚度的调查,测点间距...     

应用剪切波速判别砂土液化的研究综述

首先介绍了应用剪切波速判别饱和砂土振动液化的原理；然后从临界剪应变取值、砂土的抗液化能力与剪切波速相关关系的研究方法与设备、用剪切波速进行扰动评价、建立适用于不同土类的统一判别式四方面总结了国内外学者在该领域的一些研究成果及存在问题；最后针对以上问题提出作者的一些看法。     

Evolution of the shear wave velocity during shaking modeled in centrifuge shaking table tests

Two in-flight shear wave velocity measurement systems were developed to perform the subsurface exploration of shear wave velocity in a centrifuge model. The bender elements test and the pre-shaking test used in the study provided reliable and consistent shear wave velocity profiles along the model depth before and after shaking in the centrifuge shaking table tests. In addition, the use of the bender elements measurement system particularly developed here allowed continuous examination of the evolution of shear wave velocity not only during and after the shaking periods in the small shaking events but also during the dissipation period of excess pore water pressure after liquefaction in the large shaking events. The test results showed that the shear wave velocity at different values of excess pore water pressure ratio varied as the effective mean stress to the power of 0.27, to a first approximation. Consequently, a relationship between the shear wave velocity evolution ratio and the excess pore water pressure ratio is proposed to evaluate the changes in shear wave velocity due to excess pore water generation and dissipation during shaking events. This relation will assist engineers in determining the shear stiffness reduction ratio at various r_u levels when a sand deposit is subjected to different levels of earthquake shaking.