标贯击数液化判别方法的比较

依据标贯击数进行液化判别的方法,国外以NCEER推荐方法(改进Seed法)为代表,国内以《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)为代表。NCEER方法与国内规范方法所依据的地震液化现场调查资料不同,采用的液化判据、反映震级影响的方法和考虑黏粒含量影响的方法也不同。将NCEER方法以液化临界标贯击数与深度的变化曲线表示,并将其与国内规范方法确定的液化临界标贯击数随深度的变化曲线进行比较。结果表明,在相同烈度下:近震时,国内规范方法偏于安全;远震时,对于7.5级以下地震,国内规范方法偏于安全;对于7.5~8.5级地震,在一定加速度(烈度)下,NCEER方法与国内规范方法计算液化临界标贯击数接近,某些加速度(烈度)下NCEER方法偏于安全,某些加速度(烈度)下国内规范方法偏于安全。研究成果可为《水工建筑物抗震设计规范》的修订提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

关于软弱粉质粘土地震液化或震陷的判别标准

文中简要介绍了判别细粒土地震液化分析方法的发展历程,指出了工程建设中考虑细粒土地震液化问题的必要性。基于已有研究成果,阐述了可用于工程设计的软弱粉质粘土地震液化简化判别方法,并对建筑抗震设计新规范中增加的相关条款进行了说明解释。     

某长江大桥深度超过15米的砂土层液化势的综合评价

不同抗震设计规范的砂土液化判别方法或国内外其他有代表性的液化判别方法所采用的地震动参数和土性指标及其埋藏条件是不同的,因而采用这些方法对同一工程场地进行液化势预测时其评价结果通常有一些差异,甚至会得到相反的结论。为了给重大工程建设提供较为合理、可信的地基液化势预测结果,采用多种液化判别方法进行场地液化势的综合评价是比较客观的,也是必要的。本文结合某长江大桥桥基工程,采用建筑抗震设计规范的砂土液化判别方法、国内外有代表性的液化判别方法、有限元数值分析法等多种方法逐一对该工程场地砂性土层进行液化判别,并结合室内动三轴液化试验结果,对主桥墩不考虑冲刷条件和考虑一般冲刷深度5m条件时的砂性土层进行了液化势的综合评价,并将各土层的液化势分为液化、可能液化和不液化3个等级,得到了较为合理可靠的判别结果。     

液化规范判别与实际震害现象的差异对比——以唐山地震震害为例

砂土液化判别是地震地质灾害判定和预测的一项重要工作,判别方法以规范为主,但在实际工作中发现规范的判别结果与实际情况存在差异。本文在查阅大量唐山地震震害资料的基础上,选择3个典型工程场地,根据实际钻孔现场标贯原位测试数据,采用《建筑抗震设计规范》中的方法进行液化判别,发现规范判别结果与实际震害现象之间存在着一些差异。分析认为,抗震设防烈度与实际地震动不同、地下水位变化、上覆非液化土层的厚度、局部场地效应、地震动持时以及实验造成的人为误差等,均是造成差异的原因。分析结果也表明,规范中的判别方法具有较普遍的适用性和较强的实用性,但由于基础数据的局限性及判别公式本身存在的定性异常,其判别结果的合理性还有待于进一步研究论证,这也是造成判别结果与实际震害现象存在差异的原因之一。本文的研究结果对地震液化的机理认识、判别方法的完善,均具有一定的意义。     

我国标贯液化判别方法对黄土适用性研究

鉴于我国20世纪50年代以来,地震液化现场很少有黄土液化的实例,而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.为工程设计准确预测饱和黄土在设计地震动的作用下是否会液化,本文用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液化判别,并以此结果为依据检验规范判别式对黄土液化判别的适用性.结论证实用Seed-Idriss简化判别法结果检验规范方法对黄土的适用性是可行的,规范方法对于黄土液化判别过于保守.     

饱和土液化的判别方法

本文对我国TJ11—74规范的液化判别方法进行了讨论,指出它在很多情况下,判别结果偏于保守。根据唐山地震饱和土液化现场勘察资料,对上述液化判别方法进行了修正,给出了基准N值与地震烈度及震级的关系,确定了地下水位及饱和土埋深的影响系数,探讨了土中粘粒的影响。修正后的液化判别式,在一般情况下,都可以给出符合实际的结果。     

Shear wave velocity-based liquefaction evaluation in the great Wenchuan earthquake： a preliminary case study

The great Wenchuan earthquake (Ms = 8.0) in 2008 caused severe damage in the western part of the Chengdu Plain. Soil liquefaction was one of the major causes of damage in the plain areas, and proper evaluation of liquefaction potential is important in the definition of the seismic hazard facing a given region and post-earthquake reconstruction. In this paper, a simplified procedure is proposed for liquefaction assessment of sandy deposits using shear wave velocity (Vs), and soil liquefaction from the Banqiao School site was preliminarily investigated after the earthquake. Boreholes were made at the site and shear wave velocities were measured both by SASW and down-hole methods. Based on the in-situ soil information and Vs profiles, the liquefaction potential of this site was evaluated. The results are reasonably consistent with the actual field behavior observed after the earthquake, indicating that the proposed procedure is effective. The possible effects of gravel and fines contents on liquefaction of sandy soils were also briefly discussed.     

Liquefaction mitigation in silty soils using composite stone columns and dynamic compaction

The objective of this study is to develop an analytical methodology to evaluate the effectiveness ofvibro stone column (S. C.) and dynamic compaction (D.C.) techniques supplemented with wick drains to densify and mitigate liquethctionin saturated sands and non-plastic silty soils. It includes the following: (i) develop numerical models to simulate and analyze soil densification during S.C. installation and D.C. process, and (ii) identify parameters controlling post-improvement soil density in both cases, and (iii) develop design guidelines for densification of silty soils using the above techniques. An analytical procedure was developed and used to simulate soil response during S.C. and D.C. installations, and the results were compared with available case history data. Important construction design parameters and soil properties that affect the effectiveness of these techniques, and construction design choices suitable for sands and non-plastic silty soils were identified. The methodology is expected to advance the use of S.C. and DC. in silty soils reducing the reliance on expensive field trials as a design tool. The ultimate outcome of this research will be design charts and design guidelines for using composite stone columns and composite dynamic compaction techniques in liquefaction mitigation of saturated silty soils.     

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.     

动载作用下饱和土壤液化的研究述评

从土壤液化的机理、影响因素、液化的判别、液化的分析方法以及液化后土壤的性质等方面详述了动载(地震荷载和爆炸荷载)作用下的饱和土壤液化的国内外研究成果(主要是近十年的研究),并对其作出了述评。最后,对今后土壤液化的研究工作作出了展望,认为以下问题需要开展深入研究:⑴液化分析中的土骨架的动力本构模型;⑵Rayle igh波对地震液化的影响;⑶建构物的存在对液化的影响;⑷液化后土的性质和液化引起的建构物破坏;⑸尤其爆炸液化问题。     

近断层地震下可液化场地土反应的数值模拟

液化条件下场地土大变形是造成工程结构失效的主要原因之一。文中以某高速公路特大桥的可液化岸坡近场场地为研究对象,基于PL-Finn液化本构模型,利用FLAC 3D程序对其在地震作用下的动响应全过程进行了数值模拟分析。结果表明,PL-Finn模型可较好地反映地震过程中孔隙水压、液化区的变化规律,并能较好的预测液化后场地土的变形规律。液化引起的地基土大变形对桥梁桩基的影响需引起重视。     

含砾量对饱和砂砾土液化特性的影响

利用GDS循环三轴仪进行一系列饱和砂砾土不排水动三轴液化试验,研究其在循环荷载作用下的液化特性,分析含砾量对饱和砂砾土动强度和动孔压的影响规律。研究表明:含砾量对砂砾土液化性能影响较大,随着含砾量的增加砂砾土抗液化强度呈单调增加趋势;随循环周次的增加孔隙水压力不断升高,增长速率与所施加的循环应力幅值有关,同一固结压力下,振次比相同时循环动应力幅值越大动孔压比越大;破坏振次对动孔压增长模式存在影响,破坏振次较小时砂砾土动孔压增长模式呈双曲线型发展,破坏振次较大时砂砾土的动孔压增长模式可用反正弦函数来表示,且含砾量越大循环荷载引起的孔隙水压力越高;含砾量对砂砾土液化特性的影响可从砂砾土的微细观结构特征得到阐释,并借助其粒间状态参量进行分析。     

强震作用下深厚砂质覆盖层土坝有效应力动力分析

利用基于Biot的饱和多孔介质理论和砂土多重机构模型的动力分析有限元程序FLIP,对遭受M6.7地震的国外某深厚砂质覆盖层土坝进行有效应力动力分析,研究坝体和地基的动力反应特性及其超静孔隙水压力的分布规律。通过对坝体加速度和永久变形的计算结果与现场实测数据的比较分析,证明两者之间存在一定差异,但计算结果基本上反映坝体加速度与永久变形的实际分布特征,从而说明采用的数值计算方法和本构模型具有一定精度。根据计算结果可以得出:坝体无液化发生;坝底上游浅层地基可能会发生局部液化,但范围较小,可以不进行加固处理;坝趾附近浅层地基可能会发生较大范围的液化,因此须采取相应的抗液化加固措施。     

饱和砂土地震液化判别的分形插值模型

借鉴分形基本理论,提出了基于分形插值模型的饱和砂土地震液化判别方法.该方法首先选取影响饱和砂土地震液化判别的7个主要因素,根据分类标准,采用在每级标准中随机内插的方法,得到40个标准样本,用于构建饱和砂土地震液化判别的分形插值模型;其次根据最大似然分类原则确定每个饱和砂土地震液化判别指标的评价分维数;然后利用加权求和法计算样本的综合评价值,并根据样本综合评价值与经验等级之间的关系建立分形插值评价模型;最后,进行了实例分析结果表明:该模型的评价结果合理、客观,计算得到的每个样本具体得分值,即使对属于同一级的样本也可以给出其地震液化程度的顺序,为饱和砂土地震液化评价工作提供了一种新的研究方法与思路.