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。     

唐山和巴楚地区液化土动力性能比较研究

对以往曾经发生显著液化的唐山地区和巴楚地区的土动力学性能进行对比研究,包括两个地区砂土相对密度与剪切波速关系、剪切波速与标准贯入击数关系等,以此深入了解两个重要地区土层的动力性能,为研究区域化液化判别方法提供基础。结果表明:现行抗震规范液化判别方法数据来源主要为唐山地区,明显不适用于新疆巴楚地区的液化判别;唐山地区与巴楚地区液化场地砂土取相同相对密度时,两个地区液化场地砂土剪切波速差别很小;但唐山地区与巴楚地区液化层砂土平均标准贯入击数和V_s~N_(63.5)关系曲线差异显著,表明以V_s~N_(63.5)关系区分不同地区砂土抗液化能力是可能的。     

巴楚-伽师6.8级地震地质灾害及未来地震地质灾害

2003年2月24日新疆巴楚—伽师交界地区发生了MS6.8地震。地震的发生除了对建筑物及构筑物与水利、交通、电力、电信设施造成了不同程度的破坏外,在地震烈度Ⅶ度以上(包括Ⅶ度)地区产生了不同程度的地震地质灾害。地震地质灾害主要为场地砂土液化、地裂缝与河流陡岸滑塌等类型。随后在新疆巴楚—伽师6.8级地震灾区开展了地震小区划工作,对Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度区进行了场地工程地质条件勘测与综合评价,判定该地区未来可能产生的主要地震地质灾害为场地砂土液化、河流陡岸滑塌。     

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。     

基于巴楚地震调查的液化判别方法研究

震害预防是目前减轻地震灾害最直接和最有效的手段之一,液化震害预防的第一步就是对工程场地进行液化预测和判别。液化判别方法的合理性和可靠性对工程震害防御和工程造价影响很大,是土动力学和地震工程学研究的重要课题之一,历来受到国内外学者和工程界的高度重视。2003年2月24日我国新疆巴楚-伽师地区发生了MS6.8地震,是新疆自建国以来人员和财产损失最严重的一次地震。灾区属新疆喀什地区,位于叶尔羌河流域,场地土主要为全新世-晚更新世晚期厚度较大的粉砂、细砂、粉土和粉质黏土,地下水埋深浅,在烈度为Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度区产生了大面积的砂土液化、地裂缝、河流陡岸滑塌等地震地质灾害,液化规模与1975年海城地震相当,是继1976年唐山地震后近30多年来中国大陆出现砂土液化现象最显著的     

锡林浩特市市区地震砂土液化研究

收集整理锡林浩特市区34个钻孔资料,采用标准贯入试验法和剪切波速法对其进行地震砂土液化的判别,结果显示:当地震烈度达到Ⅶ度时,锡林浩特市区存在砂土液化问题,并给出锡林浩特市市区砂土液化分布范围。     

基于表面波法的剪切波速测试与场地土液化判别

剪切波速是岩土的一个重要工程特性参数。文中详细介绍浅层物探调查中的面波法的原理、分析方法,并利用面波法对王庆坨水库场地进行大面积勘探,获得水库场地的地下剪切波速度构造,利用面波所得剪切波速对王庆坨水库场地在VII和VIII级地震下进行液化判别;通过实验和回归分析得到了王庆坨地区第四系粘性土与粉土的剪切波速与标贯击数的关系曲线,为实际工程建设提供一种快速求得标贯击数的方法,对当地的工程场地的分类和评价有一定的参考价值。     

剪切波速判别方法对黄土液化判别适用性研究

最近的研究结果表明饱和黄土甚至高含水率的黄土也具有很高的液化势和流态破坏势,而工程设计时关于黄土液化的判别,尚无统一标准,亦无经验可循.用Seed-Idriss简化判别法对兰州某民用机场的饱和黄土和砂土进行了液化判别,并以此结果为依据检验了现有剪切波速判别式对黄土液化判别的适用性.结论显示该场地的黄土剪切波速值过大,《岩土工程勘察规范》与Andrus和Stokoe剪应力比法都不适用.     

以剪切波速为宗量的一种砂土地震液化的不确定性判别法

利用基于剪切波速的砂土液化判别法，本文提出了一种可考虑剪切波速的随机性和液化及液化危害等级的模糊性的液化和液化危害等级的判别法。作者首先讨论了当剪切波速具有随机性时液化的发生概率，进而给出了确定场地液化和危害程度的发生概率。在此基础上，结合液化和液化危害程度（等级）的模糊性，利用模糊事件的概率分析方法，提出了可同时考虑随机性和模糊性的场地液化和液化危害性的发生概率的计算方法。     

汶川地震砾性土液化场地特征解析

通过成都平原砾性土场地勘察测试,研究汶川地震中大量砾性土液化场地的基本特性,找出一般规律,对砾性土场地液化发生主客观原因提出解释,并修正以往若干认识偏差.分析表明:汶川地震液化砾性土层粒径范围宽,含砾量5%~85%甚至更大,同时其实测剪切波速140~270 m·s~(-1),修正剪切波速160~314 m·s~(-1),都远超历史记录;液化砾性土场地1/2集中在Ⅷ度区内,表明如砂土层液化一样,砾性土场地大规模液化需要较强地震动触发,但超过触发强度后液化规模增长均有限;成都平原浅表地层二元基本结构是汶川地震中出现大量砾性土场地的客观条件之一,该结构可使饱和砾性土层处于封闭状态,构成了砾性土液化的基本条件;虽然液化砾性土层剪切波速很高,但实际上大多松散状态,是此次地震大量砾性土场地发生液化的客观条件之二;地震中地表(井中)喷出物与地下实际液化土类大相径庭,且液化层埋深大多小于6.0 m,以往以地表喷出物反推地下液化层土性类型的做法不再成立;认为砾性土层波速大、透水性好而不会液化的传统认识也不再成立,但砾性土层液化条件与砂土层液化条件不同,前者要求更高.     

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。     

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。     

汶川地震六度区内场地液化问题初步研究

对汶川地震中VI度区内出现液化的场地进行实地调查和勘察。结果表明,以周围非液化场地房屋地震中的表现衡量,这些液化场地的确处于Ⅵ度区,有些比Ⅵ度区还要低。这些VI度区内液化场地,地下水位较高,剪切波速值低,具备液化基本条件,但并没有超出常规范围;其地层中砾石层含量占优,部分夹杂有砂土透镜体,液化土既有细粒土(砂土)液化可能也有砂砾土液化可能。此次地震Ⅵ度区内出现显著液化及液化破坏的现象,与我国现有抗震规范有关条文规定相悖,其机理需要深入研究。     

基于蒙特卡洛方法的剪切波速误差影响分析

场地土层剪切波速测试不可避免会存在误差,误差达30%左右。目前,在对剪切波速误差对土层地震反应计算影响的研究中,设计波速误差或者设计土层模型的方式偏于理想化。为更接近现实情况,本文基于实测土层模型,用蒙特卡洛方法研究剪切波速误差对土层地震反应计算结果的影响。本文搜集并建立了均匀分布在山东地区的132个场地计算模型,涵盖了山东境内分布广泛的Ⅱ类场地和Ⅲ类场地。根据蒙特卡洛随机模拟原理,对每一场地计算模型,在实测剪切波速值30%的偏差范围内随机生成100组剪切波速值,分别进行土层地震反应计算,分析反应谱值、反应谱平台值和特征周期的变化。研究表明,30%以内的随机波速误差会导致某些周期处的反应谱的变化达30%以上,其对反应谱平台值最大的影响大多在10%~50%之间,对Ⅱ类场地特征周期的最大影响大多在0~50%之间,对Ⅲ类场地特征周期的最大影响大多在20%~90%之间。     

砾性土抗液化能力与其液化判别方法研究进展

从砾性土的定义出发,回顾了砾性土从被认为不会液化到其液化现象引起工程师关注的研究历程及国内外研究进展。总结了含砾量、相对密度等因素对砾性土抗液化能力影响关系的研究现状。介绍了国际上对砾性土场地液化判别的研究成果及各种主流方法的优势与不足;分析了剪切波速方法应用于砾性土场地液化判别的可行性。研究认为:砾性土的液化现象正逐渐被科学界及工程界接受;含砾量对砾性土抗液化能力的影响研究仍然存在较大矛盾,相对密度等影响砂土抗液化能力的因素同样影响砾性土抗液化能力;砂土场地应用的标准贯入、静力触探等液化判别方法不适用于砾性土场地,国际上发展了基于动力触探和贝克尔贯入试验的液化判别方法;剪切波速判别方法在砾性土场地的液化判别中具有优势和潜力,是今后研究的方向之一。     

场地PGA放大系数与场地特征参数相关性及地震动快速评估方法研究

场地地震动PGA放大系数是重大工程地震预警、烈度速报技术及结构抗震设计地震动输入的基础。搜集整理日本Kik-net台网239个Ⅱ场地台站的地震记录,以场地覆盖层厚度D、场地特征周期T、场地v_(s30)以及场地等效剪切波速v_(se)为场地特征参数,以井下记录PGA为地震动强度指标,研究场地PGA放大系数F_(PGA)与场地特征参数之间的相关性;以地表PGA值40 Gal作为预警阈值,采用回归决策树CART方法建立了地震预警的特征参数组合标准。分析结果表明:场地F_(PGA)与场地覆盖层厚度D及场地特征周期T负相关,与场地vs30正相关,与vse相关性可忽略;F_(PGA)与场地特征参数的相关性随着场地地震动强度增大而增大;通过搜集的地震数据对基于CART分类方法建立的场地地震动预警参数指标进行回判检验,检验的总体成功率达到90.09%,其中不预警的成功率为93.64%,预警成功率82.68%。虽然地震动快速评估方法总体成功率达到90%以上,但仍存在5.61%偏于危险的"漏判",所以本文方法仍需要进一步的改进和完善。     

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。     

液化判别的可靠性研究

本文根据收集到的30次地震800余例砂土和粉土液化调查资料,采用优化方法建立和改进了砂土和粉土的液化判别式,其中包括应力比比值法、能量法、规范法和简化应力比比值法的液化判别式。文中首次提出液化判别可信度的概念,指出可信度与回判成功率的区别,说明可信度能更恰当地度量液化判别结果的可靠性。文中应用信息熵理论,提出综合评价液化判别式好坏程度的定量指标。应用上述方法研究优化后的液化判别式可靠性发现,它们对砂土液化判别的适用性是好的,对粉土液化判别的适用性是理想的。但应指出,当以烈度表示地震作用强度时,规范法的适用性是好的,并对10—15m深的砂土或粉土的液化判别也是适用的;当以加速度表示地震作用强度时,用规范法判别液化则遇到了困难。本文引进模糊烈度概念,修改了规范法。修改后的规范法能强好地适用于已知地面加速度情况下的液化判别。 一个场址所受到的地震作用强度可用烈度、地面加速度、震级和震中距等指标表示。本文给出的几种液化判别方法分别适用于上述不同情况。     

汶川地震砂砾土液化现象及现场确认实验

通过汶川8.0级地震中不同地区、不同烈度的4个典型液化场地宏观现象分析以及现场测试,确认了汶川地震天然砂砾土液化的真实性并初步研究了其特征。结果表明汶川地震中砂砾土液化是真实存在的,4个场地均为砂砾土液化。地表喷出物与实际液化土类差异显著,而上覆非液化层厚度是影响地表是否可能喷出砾石的主要因素。重型动力触探击数是值得推荐的砂砾土液化判别的指标,若采用剪切波速指标则需要将砂砾土进行分类处理,需考虑含砾量、平均粒径等指标的影响。     

区域土壤地震液化预测简化方法

利用可大范围获取的空间参数给出区域土壤液化的评估方法,可预估震前各地区土壤液化可能性,可快速评估震后震区土壤液化情况,对预防减轻地震灾害以及地震快速响应救援都具有重要意义的.本文以我国1976唐山大地震液化调查资料为背景,提出了区域土壤液化预测的四参数简化评估方法,并用2011年新西兰基督城地震进行了检验.选取场地平均剪切波速V s30、复合地形指数CTI、场地到河流的距离DR以及地面峰值加速度PGA,分别代表土壤密实程度、饱水状态、地质年代和遭遇的地震作用大小,并基于我国唐山地震液化区域调查资料生成的样本,运用经典二元Logistic回归方法,建立了区域土壤液化预测模型和评估公式,回归检验结果良好,整体回判成功率为77%,非液化和液化区域成功率分别为73%和78%.将公式应用于评估2011年新西兰基督城地震液化情况,区域液化和非液化成功率分别为82%和88%,总体成功率为84%.以上结果表明本文模型可靠,方法正确,可用于区域土壤液化震前预估以及土壤液化震后快速评估.