静力触探法对巴楚地震液化判别的适用性

2003年2月24日新疆巴楚-伽师地区发生的6.8级地震中出现了自1996年唐山大地震以来我国大陆境内最为严重的砂土液化现象。以此地震液化调查为基础,检验包括我国规范液化判别方法、Robertson方法和Olsen方法的国内外现有静力触探试验为指标的液化判别方法的适用性。结果表明,我国规范、Robertson方法、Olsen方法在对巴楚地震液化场地判别中,总体上非液化场地判别成功率高于液化场地判别成功率,非液化场地的判别成功率分别为88%、71%和88%,但对液化场地判别成功率分别为55%、73%和45%,明显偏于危险,原因需要进一步查明,建立适合局部地区的液化判别方法应是未来必须进行的工作。     

静力触探判别饱和砂性土液化公式的探讨

目前国内有许多工程勘察单位利用静力触探建立了本地区的饱和砂性土的液化判别公式,本文通过利用静力触探在淮阴市区进行工程地质勘察的实际资料,经数理统计计算后,建立了本地区的静力触探判别饱和砂性土液化的公式。现状液化是一种宏观震害现象。目前国内外评价砂土液化可能性的方法基本上可分两大类:剪应力比较法。即将计算的场地地震剪     

汶川地震中甘肃清水田川黄土液化的试验研究

2008年5·12特大地震中,位于甘肃省清水县郭川乡的田川村发生了饱和黄土的液化滑移灾害。本文首先在对田川场地进行考察的基础上,综合田川在汶川地震中的震害情况以及滑移区的地形条件,将该地区在汶川地震中的烈度进行了修正。其次对田川黄土进行了物性指标测试以及室内动三轴液化试验,根据试验结果,综合考虑产生液化所需的场地及土性条件、黄土的动强度和液化特性,对田川黄土液化灾害进行了分析,并采用反应分析的方法对其进行了液化判定。研究结果证明了田川黄土液化的事实存在性,为低烈度区黄土液化提供了新的震害依据。

     

基于中国砂土液化数据库的标准贯入试验液化判别方法研究

历史地震液化调查数据是液化判别方法构建、改进以及验证的重要基础,也是检验现有液化认识和理论的主要标准。通过吸收我国集集、巴楚和松原等地震液化数据,将基于标准贯入试验（standard penetration test,简称SPT）锤击数的液化数据量库从121个增至465个。采用该液化数据库,对比研究了我国建筑抗震设计规范液化判别方法（简称建规法）、2个双曲线模型以及循环剪应力比CSR简化方法等4种基于SPT液化判别方法的可靠性。结果显示：2个双曲线模型能够很好地判别液化和非液化数据,成功率超过85%,对液化数据和非液化数据的判别成功率保持均衡;建规法以及CSR简化方法判别结果存在不足;地震烈度为7度区液化数据和非液化数据混合情况较多,不同液化判别公式判别效果均不够理想,而对8度区和9度区液化数据,4种方法判别成功率较高;与以往液化概率判别公式对比,基于CSR计算方法,采用新液化数据给出的液化风险评估概率判别公式虽然采用数据量不同,但公式预测临界线匹配良好;建规法存在明显不足,对饱和砂层埋深大于10 m的深层土液化判别结果过于保守。研究成果可为改进我国规范中液化判别方法提供参考。     

基于静力触探试验的液化判别新方法

近来地震液化灾害频发,再次成为研究重点,发展具有良好应用前景的基于静力触探试验（CPT）的液化判别方法对预防液化灾害具有重要意义。以Boulanger数据库171组数据为回归样本,分析既有方法存在的问题,提出了基于CPT液化判别的双曲线模型和计算公式,并通过提取2011年新西兰地震147组液化新数据,对该方法进行对比检验。研究表明,我国岩土工程勘察规范的CPT液化判别方法对浅埋砂层偏于保守,对深层土又明显偏于危险,而国际上具有代表性的Robertson方法,其液化临界线存在低烈度区不合理回弯、高烈度区又偏于保守的问题。提出的新公式在不同地震动强度和砂层埋深下均可给出合理判别结果,克服了国内外既有方法的缺点,并纳入到具有样板规范性质的《建筑工程抗震性态设计通则》修订稿中,可为我国相关规范修订和工程应用提供支持。     

FOSM在水平场地液化概率评价中的应用

为了更好地进行场地液化评价,将可靠度理论引入水平场地液化概率评价中。以标准贯入试验(SPT)实测数据的统计分析结果为基础,用一次二阶矩法(FOSM)建立水平场地液化概率评价模型,分析了测试数据变异系数对抗液化安全系数与液化概率的影响,并建议了水平场地液化概率评价标准。实例分析表明,新建水平场地液化概率评价模型各参数的物理意义与统计指标明确,相比传统的确定性分析方法,不仅能判定液化的发生与否,还能给出液化发生的概率,这为进行基于风险分析的抗震设计提供了可能。     

地震小区划中的平均剪切模量法

一、“平均剪切模量”小区划方法 通过我国几次大地震现场土层波速研究和震害的总结,我们得知,代表场地土综合特性的平均剪切模量与该场地建筑物的地震破坏有着一定的关系(图1)。平均剪切模量值高的场地,地震时破坏轻,反之则重。因此,可以利用平均剪切模量作为衡量场地土对地震破坏影响的一个尺度,进行地震小区划。     

建筑场地地震液化危害评价及地基处理

本文分析了地基失稳,计算震陷值及差异震陷等地基失效形式和液化土层的隔震作用,研究了液化指数、地基失效、液化土层隔震与多层房屋震害的关系,根据液化土的双重作用原理划分了液化危害等级,并提出了建筑场地地震液化危害评价方法和按小震不坏,中震可修,大震不倒的抗液化处理原则。     

天津地区饱和粉土地震液化的试验研究

地震液化是导致地基失稳和上部结构受损的直接原因之一。通过对天津地区粉土进行原位取土以及现场原位测试分析,研究了粉土土质特点对液化判别的影响,并在动三轴试验基础上阐述了该区域粉土的动力特性和液化机制。结合原位测试方法比较了现有的地震液化判别方法,指出该区域粉土液化判别应考虑粉土成分特征的影响,并提出孔压达到围压的60%～90%,双幅应变达到4%可作为液化的判别标准。     

渭南市区地震裂缝与岩土工程对策

1556年华县大地震,在渭南市区产生了大量的地震裂缝,研究与工程实践表明,这些裂缝遗迹目前已处于稳定状态。随着地下水位的普遍下降和上覆土层的加厚,在基本烈度为Ⅷ时,市区内一般将不会产生砂土液化等震害现象。拟建场地出现此类裂缝,只需采取相应的岩土工程措施,便可做为适宜建造场地。应将地震裂缝与由构造引起的地裂缝及由湿陷性土遇水引起的湿陷裂缝区别对待。     

Seismic liquefaction analysis of a reservoir dam foundation in the South–North Water Diversion project in China. Part I: Liquefaction potential assessment

In this paper, the dynamic characteristics of a liquefiable silt substratum within the foundation soil of a reservoir dam in the Tianjin area are investigated by means of standard penetration resistance and dynamic triaxial tests. Properties including N-values, factors influencing liquefaction as a cyclic stress, consolidation pressure, structure, and particle composition are considered in this research. Parameters used to evaluate liquefaction potential are obtained through testing. A comprehensive program based on the Chinese code and standard for geological investigation (Ministry of Water Resources of China 1999a; Ministry of Construction of China 2001a) and Seed’s simplified method (Seed and Idriss 1971; in J Geotech Eng Div ASCE 109(3): 458–482, 1983) was carried out to evaluate the potential of liquefaction within the reservoir dam foundation. Liquefaction potentials were also assessed in response to the Chinese codes for seismic design (Hydropower Research Institute of China 2000; Ministry of Construction of China 2001b). The evaluation shows that saturated surface silt in the reservoir dam foundations is vulnerable to liquefaction at seismic intensities of VII and above. The two assessment methods are in good agreement with each other, and the research results can provide useful information for the safe construction and normal operation of the reservoir.     

Liquefaction evaluation discrepancies in tropical lagoonal soils

Field penetration tests and shear wave velocity measurements are both established and accepted methods for evaluating liquefaction potential in soils. The results produced by the two methods are generally well correlated. However, recent studies have shown that when investigating tropical lagoonal deposits, the same accepted methods for evaluating liquefaction potential often produce significant discrepancies in results. This discrepancy is most apparent in saturated lagoonal deposits of calcareous gravelly sand (or sandy gravel), which tend to exhibit low penetration resistance values but relatively high shear wave velocities. These disparate test results can suggest different soil classifications under current building codes. Ambiguity in the code may allow for a potentially unconservative classification, which may in turn allow for the use and construction of less costly, lighter weight foundation systems than warranted. Equally as important, the potential for unconservative design as related to liquefaction appears to be high when shear wave velocity measurements are used as a basis for evaluation in these types of lagoonal deposits. Because of this, it is strongly recommended that caution should be excercised when determining seismic design parameters in these types of geologic environments. A hypothesis to explain the discrepancies in the results of evaluation methods and a suggested design protocol is proposed.     

Seismic liquefaction analysis of a reservoir dam foundation in the South–North Water Diversion Project in China. Part II: seismic response simulation

As shown in Part I of this study, the saturated surface silt of the dam foundations in Tianjin is vulnerable to liquefaction with a seismic intensity of VII. According to the Chinese codes for the seismic design of buildings (Hydropower Research Institute of China), specifications for seismic design of hydraulic structures (DL 5073–2000), China Water Power Press, Beijing (in Chinese) 2000, Ministry of Construction of China, code for seismic design of buildings (GB 50011–2001) and China Building Industry Press, Beijing 2001), specific procedures were selected for anti-liquefaction treatments in this project. Numerical simulation analyses, which have become an indispensable step in engineering practice, especially for large projects such as this, have been applied to dam foundations before and after anti-liquefaction treatments to see how they will behave in an earthquake. Simulated results of the dam foundations during an earthquake were obtained for excess pore water pressure, acceleration, displacement, and properties that are considered useful for earthquake geotechnical design. The simulation is in good agreement with empirical methods for the performance of the dam foundation during the earthquake. Results also show that the anti-liquefaction treatments that made use of a cutoff wall and a platform beyond the dam improved the integral stability of the dam. The cutoff wall can prevent lateral spreading (of the left side foundation soil in the case presented here), and the platform prevents an increase in pore water pressure.     

论滑坡地震力

本文评述了滑坡地震稳定性分析方法的由来,发展和存在问题。比较了基于拟静力法的边坡和滑坡地震力分析的规范,讨论了放大效应与加速度分布系数,滑坡模型的刚性与非刚性,静力与动力分析等问题。尽管拟静力法仍是滑坡地震分析的常用方法,但实际上从太沙基首先引入该方法开始,就受到包括他本人在内的学者们的质疑。特别是从20世纪70年代Seed H.B.对1971年2月9日圣费尔南多地震引发的土石坝滑坡进行了系统研究以来,在欧美等国,基于时程的动力学分析取得了明显的进展,逐渐成为滑坡地震分析的一种更为合理的方法。汶川地震后,我国新制定、修订的与边（滑）坡相关规范大多仍沿用前苏联20世纪40～50年代的《地震区建筑规范》和我国20世纪70年代颁布的《水工建筑物抗震设计规范》（SDJ10-78）采用的方法,在设计理论和实际应用上仍处于粗浅的经验阶段。作者建议应该借鉴地震工程的新理论和新方法,推动我国滑坡地震力分析的现代化和规范化,认为:正如滑坡在重力下的稳定性评价可以根据岩土体的特征,采用圆弧法和折线法两大类方法那样,在地震力作用下的稳定性分析也应进行分类:（1）对于岩质滑坡,应采用地震惯性力沿不同高度考虑放大系数的拟静力法;（2）对于均质饱水的土质滑坡,应采用循环荷载下可模拟土体液化特征的动力分析法;（3）对于堆积层滑坡,应简化放大系数,根据具体条件采用拟静力法或动力分析法。     

砂土液化判别方法研究

评定地基土液化可能性是抗震勘察设计中的一个重大课题,通过对比《建筑抗震设计规范》推荐判别方法与美国Seed判别法,推导出新的判别方法,该法具有判别准确、理论合理、计算简便、与工程实际相结合等优点,是一种值得推广的判别方法。     

天津泰达地区粉土振动液化特性的研究

本文以动三轴试验和原位测试数据为基础，以天津地区砂性土为例，探讨砂性土振动液化机理及孔隙水压力变化规律，采用多种方法分析判别砂性土液化，为高烈度地区重要工程建筑抗震设计提供重要数据。     

碎石桩复合地基抗液化设计方法的分析

对碎石桩复合地基抗液化设计方法进行了分析评价 ,并对施工技术作了介绍。基于复合地基抗地震液化作用的分析 ,提出一种合理的抗液化设计方法 ,该方法能够体现碎石桩复合地基的加密、排水和减震三方面的抗地震液化作用。     

以标贯试验为依据的砂土液化确定性及概率判别法

核电厂址非基岩场地的地基液化问题是核电厂选址的关键问题,亟需建立核电厂址地基液化判别方法。回顾了以标贯试验和地表峰值加速度为依据的砂土液化判别方法的演化历史,依据Idriss-Boulanger确定液化临界曲线的基本方法,提出了确定液化临界曲线的基本原则,分别依据美国液化数据库、中国抗震规范液化判别式所用的液化数据及综合两者的液化数据资料,给出了相应的液化临界曲线,验证了液化临界曲线的位置对不同的细粒含量、有效上覆压力、现场试验方法的液化数据的合理性,分析了测量或估计土层循环应力比和修正标贯击数各种因素的不确定性对液化临界曲线的敏感性,结果表明：所提的液化临界曲线不易受各种因素的影响。利用Monte Carlo模拟、加权最大似然法和加权经验概率法,给出了液化临界曲线的名义抗液化安全系数与液化概率的经验关系式及概率等值线,并对核电厂Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类抗震物项地基,给出了相应的液化临界曲线。     

频率下降率法对2011年新西兰6.3级地震液化的盲测

场地液化实时监测是减轻地震灾害的新手段,其核心是建立依据强震记录识别场地液化技术,但目前建立的方法尚不成熟,可靠性也缺少实际地震的检验。2011年新西兰地震中液化及其震害现象显著,为检测现有液化识别方法提供了条件。利用该次强震记录,采用孙锐和袁晓铭以往提出的频率下降率法对记录场地液化进行了盲测,为今后方法改进提供思路。针对震中距小于50 km的全部27条原始强震记录进行了识别,有9个场地识别为液化场地,其余为非液化场地;对两个已报道为液化的场地,频率下降率法给出了正确的识别结果;识别出的液化场地主要集中在克赖斯特彻奇市东侧Avon河两岸,这一结果与报导定性相符;发现有两个场地原始强震记录存在疑点,经处理后给出了修正结果。     

现有液化识别方法对比分析

场地液化实时监测和报警是减轻液化灾害的新途径,其核心技术是建立依据强震记录对液化场地进行反演识别的方法。采用统一样本,其中尽可能多地包含软土场地地震动记录,按场地类别对目前国内外现有的Suzuki法、Miyajima法、KY法和SY法等4种主要液化识别方法的可靠性进行了对比分析,提出评价结果及改进建议。分析表明：对全部样本,SY法、Suzuki法、KY法和Miyajima法识别成功率依次为98%、85%、77%和52%;Suzuki法、KY法和Miyajima法的成功率受场地类别影响显著,随场地变软而明显降低,对D类场地识别成功率均在55%以下;Suzuki法、Miyajima法和KY法均采用与绝对周期相关的参数作为判别指标,而软土与液化场地上存在明显交叉,极易导致误判;SY法选取地震动参数的相对变化作为识别指标,即使对D类场地成功率也达到92%,但其方法中仍有若干细节需要进一步探讨和改进