以剪切波速与地表峰值加速度为依据的地震液化确定性及概率判别法

剪切波速作为土性的基本参数,为评价土体抵抗地震液化的能力提供了一种方法。回顾了以剪切波速和地表峰值加速度为依据的场地地震液化判别方法的演化历史,依据他人收集的现场液化资料,合计49次地震、618例液化/不液化场地数据,提出了确定液化临界曲线的基本原则,给出了基于修正剪切波速与地表峰值加速度的液化临界曲线,验证了液化临界曲线的位置对细粒含量、有效上覆压力、震级等因素取值变化的合理性,分析了估计土层循环应力比CSR的剪应力折减系数、震级标定系数、有效上覆压力修正系数等因素的不确定性对液化临界曲线的敏感性。结果表明：液化临界曲线对各种影响因素具有很好的适用性。利用Monte Carlo模拟、加权最大似然法和加权经验概率法,给出了建议的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,分别建议了相应的液化临界曲线。该方法以丰富的现场液化数据为依据,具有广泛的应用前景。     

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。     

核设施勘察中抗震Ⅰ类物项饱和砂土地基的液化判别

把多种方法应用于某核设施勘察中,针对抗震工类物项饱和砂土地基液化判别,认为现行核电厂抗震设计规范对液化判别的安全度与核设施破坏的严重后果不匹配。学者建议的基于SPT和剪切波速液化判别方法的安全裕度高于现行抗震规范,建议对抗震Ⅰ类物项饱和砂土除按照规范进行液化判别外,应采用最新的液化判别研究成果进行对比分析。根据实际工程情况,建议抗震Ⅰ类物项液化概率控制值可由4%调整到8%、名义抗液化安全系数可由1.45调整为1.2。对基于剪切波速的液化判别曲线,指出了在特定条件下会出现不符合常理的计算结果,应结合地质资料综合判定是否液化。     

基于判别分析法的地震砂土液化预测研究

将距离判别分析方法应用于砂土液化的预测问题中,建立了砂土液化预测的距离判别模型。选用震级、研究深度、震中距、标贯击数、地下水位及地震持续时间等6项指标作为判别因子,以大量的工程实例数据作为学习样本进行训练,建立了线性判别函数对待评样本进行了评价。研究结果表明,距离判别分析模型判别砂土液化效果良好,预测准确度高,回判估计误判率低,可望成为砂土液化预测的有效手段。     

汶川地震液化土层类型验证及土性分析

2008年5月12日汶川特大地震中,除在山区引发了大量山体滑坡、崩塌和泥石流外,在成都平原等地液化现象也十分普遍。液化主要分布在含砂、砾石和卵石等的第四系地层。依据地层分布特征和地震烈度,选择6个典型液化点（带）进行现场勘测和试验,以验证液化土层类型、了解液化土层的土性特征,并检验《建筑抗震设计规范》中液化判别方法的适应性。结果表明：(1) 典型液化点土类包含砂、砾石和卵石等,6个验证点中有2个为砂层液化(其中1个为砾砂)、3个为砾石层液化和1个为卵石层液化;(2) 与非液化地层相比,液化地层结构松散,均匀性差,颗粒大小分布曲线较平缓,不均匀系数较大,其中液化砂土级配良好,砾石和卵石级配不良;(3) 依据《建筑抗震设计规范》液化判别方法,将验证点1中砂液化判为非液化,其余5个验证点由于含较多粗颗粒,因无法进行标准贯入试验而无法进行液化判别。     

饱和砂土地震液化判别的可拓聚类预测方法

基于可拓学的物元模型和聚类分析原理,提出了饱和砂土地震液化判别的可拓聚类方法。选取地震烈度、震中距、砂层埋置深度、地下水位、标贯击数、平均粒径、不均匀系数和动剪应力比等8个影响因素,作为饱和砂土地震液化的评价因子,构建了经典域物元和节域物元。应用物元理论和可拓集合中的关联函数,建立预测模型,通过聚类分析得到饱和砂土地震液化的判别结果。实例研究表明,该模型能客观地反映砂土的液化规律,可拓聚类预测方法应用于饱和砂土地震液化判别是有效可行的。     

论抗震规范的砂土液化判别方法

我国《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11-74)根据建国后几次大地震的经验,给出了地震时饱和砂土液化的判别法(简称规范方法).这个方法简便易行,反映了控制砂土液化的几个主要因素.这个方法也为后来制定的其他几本抗震规范所采用.     

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。     

修建地铁隧道后场地液化特征的判别

对于建筑场地的液化判别方法已有很多的研究,而且形成一些较为成熟的方法。场地在修建隧道后的液化特性也会发生变化,而考虑这些变化进行液化判别的研究较少。作者旨在探讨《建筑抗震设计规范》、《铁路工程抗震设计规范》、自由场地的有效应力有限元法和考虑隧道修建后,应力状态改变的有效应力有限元法在场地地震液化判别之间的差异,分析了这种差异产生的原因,对地下工程的勘察、设计和施工有一定的参考价值。     

关于砂（粉）土地震液化的判别公式——审稿后的思考

对于液化判别,不论是用什么方法,也不论是砂土或粉土,其基础都是根据已有的有限震例调查资料。可以说,这完全是一种经验关系,甚至可以说这仅是一种非常粗略的概率判别或趋势判别。即使是列入《规范》[1]的判别方法,对于一个具体实例来说,都可能存在着相当的误判概率。作为一个岩土工程师,我们要求的是根据各种因素的判别结果,作出合理的工程判断。如果文献[2]的重点也是强调根据各种因素进行综合判断,那无疑是完全应该肯定和鼓励的。但如果是讨论SPT法和CPT法哪个更好,则可能是不一定必要的。因为对于这些判别方法(公式)的来由和当时的概…     

基于地面运动强度及标准贯入试验的上海地区砂土地震液化评价

上海市地处长江三角洲前缘,黄浦江和苏州河交汇区域,特殊的地理环境与沉积环境导致浅部砂层广泛发育。随着城市建设的不断推进,上海城市区域范围的砂土地震液化风险评价成为亟待研究的课题。文章基于上海市工程钻孔数据,结合地震地面运动加速度分布与标准贯入试验,建立区域性地震液化危险性评价模型,对上海市进行了地震液化危险性评价。研究认为当发生50年超越概率10%的地震条件下,上海市陆域面积的66.0%将不会产生地震砂土液化灾害,21.8%的陆域面积仅发生轻微液化,只有崇明、横沙、长兴三岛,黄浦江及苏州河两岸地震液化等级达到中等甚至严重,占全市陆域面积12.3%;50年超越概率2%的地震条件下,随着峰值地面运动加速度整体升高,全市范围内轻微—严重液化区域明显增多,可能发生地震液化的总面积达到全市陆域面积46.25%。上海市存在砂土地震液化的危险性,但是发生概率较低。研究认为,目前的抗震设计规范中上海市的设防烈度偏高,可能导致不必要的建设成本。同时研究中的不同超越概率下的地震液化危险性评价结果为上海市工程建设相关标准的合理化改进的提供了建议和参考。      

A performance-based framework for assessing liquefaction potential based on CPT data

This article describes a new performance-based approach for evaluating the return period of seismic soil liquefaction based on standard penetration test (SPT) and cone penetration test (CPT) data. The conventional liquefaction evaluation methods consider a single acceleration level and magnitude and these approaches fail to take into account the uncertainty in earthquake loading. The seismic hazard analysis based on the probabilistic method clearly shows that a particular acceleration value is being contributed by different magnitudes with varying probability. In the new method presented in this article, the entire range of ground shaking and the entire range of earthquake magnitude are considered and the liquefaction return period is evaluated based on the SPT and CPT data. This article explains the performance-based methodology for the liquefaction analysis – starting from probabilistic seismic hazard analysis (PSHA) for the evaluation of seismic hazard and the performance-based method to evaluate the liquefaction return period. A case study has been done for Bangalore, India, based on SPT data and converted CPT values. The comparison of results obtained from both the methods have been presented. In an area of 220 km² in Bangalore city, the site class was assessed based on large number of borehole data and 58 Multi-channel analysis of surface wave survey. Using the site class and peak acceleration at rock depth from PSHA, the peak ground acceleration at the ground surface was estimated using probabilistic approach. The liquefaction analysis was done based on 450 borehole data obtained in the study area. The results of CPT match well with the results obtained from similar analysis with SPT data.     

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。     

Liquefaction hazard mapping at the town of Edessa,Northern Greece

The town of Edessa is located on Northern Greece at a region that is characterized as low seismicity zone due to the fact that few moderate events of M < 6 occurred during the last century. According to the Greek Seismic Code, the expected acceleration having a 10% probability of being exceeded in 50 years is equal to 0.16g. However, an amplification of ground motion is likely to occur due the local geology that is consisted of Holocene fluvio-torrential deposits. The basic aim of this paper is to evaluate the site amplification due to geological conditions and to assess the liquefaction hazard. In order to achieve this, 1-D site response analyses were performed. The data that were employed for the construction of the numerical models have been collected from borings with standard penetrations tests (SPT) that were drilled for construction purposes. Afterward, the liquefaction potential of the subsoil layers was evaluated taking into consideration two seismic scenarios. The first scenario was based on the seismic parameters, earthquake magnitude and PGA, assigned by the Greek Seismic Code. On the second seismic model, we employed the values of acceleration, resulted from the 1-D analyses and the earthquake magnitude as it was defined by the Greek Seismic Code. In order to compile the liquefaction hazard maps, we initially estimated the liquefaction potential index (LPI) of the soil columns using the parameters provided by SPT, for both seismic loadings, and afterward we correlated these values with the proposed classification of the severity of liquefaction-induced deformations. In addition, having computed the value of probability based on the LPI, liquefaction manifestations probability maps were compiled for both scenarios. The result of this study was that liquefaction-induced ground disruptions are likely to occur at the center of the city, among the branches of Voda River, only when the amplified values of acceleration are taken into account to the computation of liquefaction potential.     

路基工程中的砂土液化判别与治理

通过现场标准贯入试验,对国道317线K205+700～K207+100段路基填方段中的淤泥质粉细砂层进行了液化判别.<公路工程抗震设计规范>(JTJ004-89)和<建筑抗震设计规范>(GB5001-2001)的计算结果均表明该砂层会产生液化.但前一规范的计算值偏大,在工程中建议使用后一规范,并以振冲密实法进行预防.     

砂土地震液化的模糊概率评判方法

利用模糊数学中的模糊概率理论,建立了砂土地震液化的模糊概率综合评判模型。在此模型中,提出了模糊权重的概念,可充分考虑权重的模糊性,从而避免权重取值带来的不确定性。结合砂土地震液化特点,选取地震烈度、标准贯入击数、平均粒径和上覆有效压力作为主要评价影响因子,同时将液化程度划分为不液化、轻微液化、中等液化和严重液化4个等级,进而使其评判结果更为精细化。通过算例分析,表明文中方法对砂土液化评判的合理性与有效性。     

基于Logistic回归模型的砂土液化概率评价

以国内外23次地震中200组场地液化实测数据为基础,通过Logistic回归分析,建立关联修正标准贯入击数N160cs与循环应力比CSR的液化概率模型。以50 %液化概率水平为液化与非液化的临界点,建立了指数形式的抗液化应力比CRR计算式,新建概率模型预测饱和砂土液化与非液化的成功率分别为85.71 %和76.14 %,具有较高的可靠性。与已有模型比较,使用了新的数据和修正系数,消除了一些不合理的偏差,总体判别结果偏于安全。为了将确定性分析方法与概率分析方法联系起来,建立了抗液化安全系数FS与液化概率PL的关系式。算例结果表明,新建概率模型简单、实用、可靠。