基于H/V谱比法的乌恰地区场地分类研究

场地条件对于地震动特性影响显著,在工程地震领域中强震记录与之对应的场地条件在研究中十分重要。利用H/V谱比法对新疆乌恰地区12个强震台站场地进行场地分类计算,并与实际钻孔剪切波速的场地分类结果对比分析,H/V谱比法和实际钻孔波速分类结果还是有很好的对应关系,为研究区域内缺乏钻孔剪切波速测试资料的场地进行场地分类提供了参考依据。     

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。     

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。     

浅硬场地剪切波速测试标准差对地震动影响初探

采用Shake 2000程序,以Turkey Flat试验场地为模型,通过输入不同类型下多种强度的地震波,计算研究多工况下剪切波速测试标准差对地表加速度反应谱和峰值加速度的影响。结论为:(1)浅硬场地上剪切波速测试标准差对地震动的影响很大,影响程度与输入地震波的强度和频率以及场地剪切波速计算值有关;(2)如果将反应谱残差大于20%或加速度峰值差别大于20%定义为统计意义上的不可忽略,那么剪切波速测试标准差对计算结果的影响在大多数情况下均不可忽略;(3)当输入波的卓越周期与场地特征周期接近时,浅硬场地上剪切波速测试标准差引起的反应谱变化非常显著;(4)只有当输入波的卓越周期与场地特征周期相差较大且输入波强度偏小时,剪切波速测试标准差引起的反应谱变化才可略去;(5)当浅硬场地上剪切波速实测结果低于统计均值时,地震动计算结果的偏差一般明显大于剪切波速实测结果,高于统计均值时引起的偏差,且地震输入越强表现越明显。     

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。     

波速测试在工程中的应用与研究

采用波速度原位测试新方法,依据新疆地区不同地层,不同岩性,结构波速变化规律对场土密度与波速的相关系数进行了分析研究,结果表明：新疆场地土剪切波速值与我国东部相比一般偏高４０－８０ｍ／ｓ,这可能与新疆气候干燥,场地土密度实状态高于我国东部有关。     

泉州市规划区场地抗震性能与土地适宜性分区研究

在泉州市土地适宜性分区规划的编制过程中，建立了比较详细的钻孔资料数据库，给出了泉州规划区内不同土类的剪切波速按埋置深度进行修正的经验公式，并用这些经验公式计算了无实测波速资料的钻孔的等效剪切波速。文中按等效剪切波速和覆盖层厚度进行了场地类别的划分；采用震后残余应变和软化模量的思想和分层总和方法，综合考虑了软土厚度、埋深、地下水位对软土震陷量的影响，使软土震陷量计算结果更为合理。在充分考虑规划区内地形地貌、工程地质条件、场地类别、砂土液化、软土震陷、砂层及软弱土层的厚度分布、滑坡崩塌等对场地抗震性能影响的基础上，给出了更适合规划区的场地抗震性能评价标准，绘制了泉州场地抗震性能与土地适宜性分区图。     

土层特性变异性对场地传递函数的影响

选取日本Kik-Net强震数据库中软（FKSH14）、硬（FKSH12）两类场地,建立场地概率模型。应用Monte Carlo技术随机生成50组场地剖面,分别计算场地的传递函数STF及STF标准差,讨论场地土层厚度、剪切波速,以及两者组合工况对场地传递函数的标准差的影响。结果显示：对于硬土场地,场地特征频率标准差相对于软土场地较大,且剪切波速变异性的影响略大于土层厚度变异性的,两者组合工况的影响最大;而对于软土场地,土层厚度、剪切波速变化工况下,场地特征频率的标准差相当,略低于两者组合工况;对于软、硬两类场地,土层厚度与剪切波速两者组合工况下的STF标准差略大于单一量变化工况,但3种工况下的场地STF标准差相差不明显;场地STF标准差在场地自振频率附近的频率段取值较大,极值点与场地STF的极值点相对应;基于实际地震记录的场地传递函数标准差高于模拟的结果,但是两者极值点对应的频率范围吻合。     

现场剪切波速测试误差及其对地震动影响研究

剪切波速是建筑工程场地上岩土体介质的一个重要参数。由于其数据结果直观、现场实验简单易行,剪切波速在工程中得到了广泛的应用。对任何一个物理量,测试结果均存在着一定程度的偏差。长期以来,无论专家学者还是工程技术人员,对剪切波速测试结果的可靠性均心存疑虑,希望能够早日了解掌握客观情况,以便制订相关标准进而改进技术。由于剪切波速测试不是一个孤立的量,对地震工程而言,现场剪切波速测试误差直接影响了地震动计算结果。这一结果涉及地震小区划和工程场地地震安全性评价工作。目前,还缺乏对剪切波速测试误差的实测结果,相关工作还无法开展。基于以上原因,本文围绕剪切波速测试误差专项实验展开,对现场剪切波速测试误差及其对震动的影响进行了研究,旨在为评价波速测试误差和确定其对地震动的影响提供依据。首先,本文介绍了剪切波速测试误差及其对地震动影响的研究现状,评述了相关工作的研究进展。目前,对剪切波速测试误差的研究还停留在对波速与深度关系进行拟合的层面上,还缺乏专门的波速测试误差专项实验。对于现场剪切波速测试误差对地震动的影响研究则主要集中在假设波速变化的定性分析上。本文的研究内容填补了国内外波速测试误差研究的空白,提出用专项实验结果来研究现场剪切波速测试误差并研究其影响。其次,本文设计了剪切波速测试误差专项实验并通过实验获得了波速测试误差的初步分布。通过对国内8个地区20个专项实验场地的测试,给出了涵盖4类工程场地的剪切波速测试误差测试结果,证明了波速测试误差客观存在。实验结果表明,噪音是影响波速测试误差的首要因素。再次,本文对剪切波速测试误差进行了分布拟合并进行了验证,论证了剪切波速测试误差的分布符合标准正态分布。通过将每一类场地的波速测试误差进行整合,本文将波速值的偏差变成了无量纲的测试误差百分比,这一结果就将具体场地的波速测试误差结果推广到所有一、二、三、四类场地。研究表明:波速测试误差的标准差约为15%,结合标准正态分布的性质,本文认为,约38%的测试结果精度较高,约68%的测试结果较为可靠。然后,本文利用专项实验结果采用一维等效线性化土层反应分析程序,研究了波速测试误差对加速度反应谱的影响。通过2 160组工况的计算结果,本文总结了剪切波速测试误差对反应谱的影响规律。研究表明:剪切波速测试误差对加速度反应谱有影响,影响程度主要由波速测试误差程度、场地类别和输入的地震波决定。剪切波速测试误差引起的加速度反应谱偏差程度与输入的地震动强度基本无关,只与波速测试误差的大小有关。当输入的地震波周期成分与场地卓越周期相近时,场地易发生共振,波速测试误差引起的反应谱变化明显。最后,本文结合波速测试误差的正态分布特性讨论了不同概率水平下,波速测试误差对地震动的影响程度。本文认为,用PGA和SI作为指标讨论影响程度是合理的。PGA值的变化准确描述了场地最大响应的变化,而SI则代表了能量的变化。研究表明:如果以PGA变化20%为标准,那么均值0.5倍波速测试误差范围内的波速测试误差对PGA基本没有影响,结合波速测试误差的分布进行分析,可以认为,38%的波速测试结果对PGA没有影响,其余62%的波速测试结果对PGA是否有影响,需要结合场地条件和地震波进行分析。均值0.5倍波速测试误差范围内的波速测试误差对造成的SI偏差基本都在5%以内。本文的结语部分对工作进行了总结,指出了现有工作的不足之处和未来工作的重点。     

现有剪切波速判别方法对巴楚地震液化预测成功率分析

以2003年新疆巴楚6.8级地震砂土液化场地调查和现场波速测试为基础,研究目前国内外5种典型的以剪切波速为指标的液化判别式的可行性和适用性问题。分析表明,目前的5种剪切波速液化判别式对于新疆巴楚地区均没有给出满意的结果,成功率只在36%~64%之间。烈度法对巴楚地震液化和非液化场地判别成功率均只有40%左右,且Ⅶ度区偏于危险,Ⅸ度区又偏于保守;5种方法基准值临界线与巴楚地震实际曲线均相差很大,Ⅶ度区均完全错判;需要深入研究巴楚地区的土性特征,建立新疆地区区域性液化判别方法。     

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.     

新疆地区场地条件分区及其矢量化

利用地形地貌、等高线资料对新疆地区场地条件进行初步分类,并通过地震安评钻孔资料的岩石剪切波速(或土的等效剪切波速)和覆盖层厚度双参数法对局部场地条件分区进行优化,最后采用ArcGIS软件对场地分区数据进行矢量化工作及数据质量控制。     

场地瑞利波频散特性的测试方法研究

瑞利波频散特性测试是波速结构的面波探测方法中的关键环节。本文不进行速度结构的比较,而是直接与表面波谱分析方法比较所提取的频散曲线,从而将反演方法可能引入的不确定性因素剥离了出去,能够更客观地说明地脉动台阵方法的有效性和精度。在唐山26个场地进行的两种方法中美联合观测和分析结果表明。地脉动方法在83％的场地达到了与表面波谱分析方法相同的精度,是一种经济有效的场地瑞利波频散特性和波速结构测试方法。     

土层剪切波原位测试的误差分析及减小方法

弹性波在土层中的传播速度是反映土的动力特性的一项重要参数,根据波速测试的实测地层波速,场地土层剪切波速度不仅能为提供场地土的动力参数,成为地震反应分析的重要基本参数,同时也是场地分类法中划分场地类别的重要依据。本文根据误差分析理论,分析土层剪切波测试的误差来源及影响程度,通过作者十余年从事大量工程的波速测试工作工作经验,提出减小误差的具体方法。     

用钻孔剪切波特征判定塌孔和划分地层的研究

岩土力学性质决定剪切波在其中的传播特征包括波速、波幅、周期和衰减等.以往在测试井壁地层剪切波速度时大多仅利用其判定场地土类别.我们则利用波速异常(过大或过小)及波形特征变化(波幅显著减小,周期明显变大等)判定塌孔并研究对波速测试结果的影响;同时依据小地层波速和波形相近的特征将相邻小地层合并;而对大地层则依据波速和波形特征相近的道数重新划分.     

剪切波速测试方法的现状分析

目前测试场地土层剪切波速的方法有单孔法、跨孔法、瞬态面波法和稳态面波法,它们适用于各种工况。对各种波速测试方法进行了系统总结,指出其适用范围及优缺点。介绍了随钻地震这种新的原位测试方法,论述了该方法的应用前景。     

山西临汾市区土层剪切波速与埋深关系的研究

土层剪切波速是地震小区划和工程场地地震安全性评价中的重要参数。选取临汾市汾河冲积平原一二级阶地和三级阶地共60个典型工程的土层剪切波速资料，分别采用三种经验模型进行统计回归分析，随机选取4个实测钻孔检验拟合程度。结果表明，该地区剪切波速与埋深存在明显的相关关系，将实测结果与拟合结果进行检验，经验关系式与实测的剪切波速值基本吻合，表明可用于该地区剪切波速的推测。     

工程场地分类中等效剪切波速计算深度问题的讨论

根据中国华北、华东、华南、东北和西北等地918个实测钻孔资料的计算统计,探讨了工程场地分类中等效剪切波速计算深度取值20m和30m的实际差别,并对中国、美国、欧洲现有规范利用等效剪切波速进行场地类别划分的方法特点和具体指标进行了对比讨论。结果表明:1)计算深度由20m增加至30m时,钻孔等效剪切波速值的增大范围约为15～50m/s,平均增加值为25m/s;2)与欧美规范相比,中国现行规范(GB50011-2001)在划分场地类别时要求同时考虑20m计算深度的等效剪切波速值和覆盖层厚度,而在许多实际工程中,因较准确的覆盖层厚度不易获取而难以具体进行场地分类。因此,有必要借鉴欧美规范,通过增大等效剪切波速的计算深度至30m来强化该指标在场地类别判定中的作用     

河北省地质钻孔资料分析

地质钻孔资料是工程地质、矿产勘察等报告中广泛使用的资料,具有重要的二次开发和使用价值,对于工程项目的启动如:规划、设计、施工等具有重要意义。搜集河北省现有地质钻孔资料,给出该省钻孔分布图、场地类别分布图、各市等厚线图;以钻孔资料中剪切波速作为液化判别指标,判断场地液化情况;以邯郸地区钻孔资料为例,进行三维地层划分,与磁县断裂结合分析,发现断裂在地下的分布状态直观可见,从而为断裂分析提供一种直观手段。     

北海市土层剪切波速与埋深的关系

收集了2008年以来北海市城区44个工程场地地震安全性评价中的土层剪切波速测试资料,采用幂函数模型分别对粘土、粗砂、砾砂、其它土类的土层剪切波速与埋深进行加权回归分析,得到不同土类的模型参数及拟合优度指标(判定系数R2和误差标准差σ),并对回归方程和回归系数进行了显著性检验;最后将土层剪切波速预测值与实测值进行对比,验证回归关系式的合理性和适用性。结果表明:北海市城区土层剪切波速与埋深呈现出较好的幂函数关系,拟合优度均在0.81以上;给出的土层剪切波速回归关系式能较好地预测出不同埋深土层剪切波速,特别是在土层中部和底部推测结果准确性更高,其推测结果可供北海市城区缺乏剪切波速测试资料的场地参考使用。