径向基神经网络在砂土液化评价中的应用

基于MATLAB6.5平台编程,研究利用径向基神经网络进行砂土液化评价,探讨了原始数据预处理方法、神经网络构建、训练、结果评价、主因子识别以及与BP网的对比,表明了RBF网络砂土液化评价的优越性,同时给出了RBF网络砂土液化评价的归一化数据预处理方法与利用网络权重识别砂土液化主因子方法,为今后的进一步研究与实践奠定了基础.     

基于MATLAB下BP网络在砂土液化评价中的应用

介绍利用MATLAB神经网络工具箱训练BP网络的方法及其在砂土震动液化评价中的应用，取得了良好的效果。     

改进的BP神经网络在地震砂土液化预测中的应用

地震砂土液化的影响因素具有非线性关系,至今没有形成规范的预测标准。人工神经网络在砂土液化预测中有较好的应用,尤其是BP神经网络,但由于其本身存在缺陷:学习收敛速度慢,易陷入局部极小;遗传算法具有良好的搜索全局最优解的能力。探讨利用遗传算法优化BP神经网络权值和初始阈值来预测地震砂土液化,其效果比传统的BP网络有显著提高。     

南京砂的结构特性与地铁地基液化判别

与圆颗粒的标准砂相比较,片状结构的砂的动力特性更为复杂,用规范法进行液化判别时会误判。为了将砂土片状结构特性考虑到判别过程中,建议了一个更为合理的Ncr 的经验公式,并利用该公式对南京地铁玄武门-南京站区间的砂土层进行液化判别,该区间会发生中等程度为主的液化,最后,将液化判别结果与规范法和室内动力实验结果相比较,分析发现,在南京地铁进行液化判别时,必须考虑片状结构特性对于液化影响;同时,给出了平均液化势随深度的变化情况,以及考虑砂土结构特性对判别结果的影响系数随土层深度的关系,提高了判别的精度。     

盐城市某港区砂土液化评价体系建立

砂土液化引起的地基土大变形是港口工程破坏的重要原因。因此,港口地区的液化判别方法选择的合理性、判别结果的准确性就显得尤为重要。针对某港区砂土液化问题,选择临界标贯击数法、Seed简化法、BP神经网络法、基于GIS的液化判别法等四种液化评价方法,进行砂土液化势评价并分析对比,建立基于GIS三维液化评价体系。结果表明:研究区15m以上砂土液化趋势较大,15m以下液化趋势较小。     

砂土地震液化的神经网络预测

在简要分析BP算法的基础上,应用BP网络的理论与方法,选取砂土的平均粒径(d50／mm)、相对密度(Dr／％)、标准贯入击数(N63.5／击)、上覆有效应力(σv／kPa)、地震烈度(I0)作为指标,预测砂土在地震作用下液化的可能性,取得了较好的预测效果。     

基于PCA-DDA原理的砂土液化预测模型及应用

影响砂土液化的因素有很多,建立多指标的液化预测模型非常有必要。目前所有的多指标砂土液化预测模型,均默认选取的判别因子之间相互独立,不存在相关性,可能导致各判别因子之间存在信息叠加而发生误判。以唐山地震砂土液化的25个案例为样本,选取8个影响因素作为砂土液化预测的初始判别指标,首先采用主成分分析（PCA）对各判别指标进行分析,对存在相关性比较高的指标进行了降维处理。基于降维后的4个主成分换算得到新的样本数据,以18个案例为学习样本,建立主成分分析与距离判别分析（DDA）相结合的砂土液化预测模型。利用建立的预测模型对18个案例进行回判,结果全部正确。对其他7个案例的液化情况进行了预测,并与规范法、Seed方法、BP法、DDA法的判别结果进行分析比较,结果表明基于主成分分析与距离判别方法的砂土液化判别模型预测准确率为100%。将模型应用于工程实例,判别结果也与实际情况一致,表明该模型具有良好的预测功能,可在实际工程中应用。     

渭河盆地东南部砂土液化模糊综合评价及洪水影响研究

依据砂土液化影响因素和大量实际资料对渭河盆地东南部5县进行了砂土液化模糊综合评价, 给出了砂土液化分区, 并讨论了洪水泛滥对该区砂土液化的影响。     

砂土地震液化预测的人工神经网络模型

在简要分析BP算法的基础上,应用BP网络的理论与方法,选取烈度、震中距、平均粒径、不均匀系数、地下水埋深、砂层埋深、标贯击数、剪应力比等8个实测指标,建立了砂土液化预测的神经网络模型。通过实例计算与模型评价、验证了该模型的科学性、高效性并较规范法、Seed简化法等传统方法具有更高的预测精度,说明人工神经网络是解决非线性问题的有效方法之一。     

基于MPL神经网络的地震作用下砂土液化评估及预测

砂土在地震的作用下会产生剧烈的液化现象,液化引发的地基失稳会对道路、建筑物、堤坝等各类设施造成严重危害。因此,地震作用下的砂土液化判别预测一直是地质灾害领域研究的热点问题。本文使用过去几十年发生在世界各地的166组地震作用下砂土液化实例数据,通过大量数据训练和参数分析建立了基于机器学习的地震作用下砂土液化判别模型。结果表明,当网络结构为6(输入层)-15(隐藏层)-1(输出层)、训练函数为Levenberg-Marquardt时,对地震液化预测效果较好,最大准确率可达96%。参数分析结果表明不同参数对网络预测准确率影响程度不一:锥端阻力、地表归一化峰值水平加速度影响相对较大;地震震级、总垂向应力、有效垂向应力影响中等;贯入深度对其影响较小。因此在不同网络预测精度要求的条件下,可考虑适当简化输入参数。     

基于CFD的地震液化研究新进展

综述了近年来关于液化土体流体动力学特征的试验发展状况,以及基于计算流体动力学（简称CFD）的地震液化数值模拟现状,重点介绍了目前比较活跃的可以较高精度模拟液化土体流动状态的三次伪质点数值方法（简称CIP法）。通过对CFD和传统固体力学在地震液化研究中的应用比较,指出了应用CFD的三大优势,即土体大变形问题、液化土体参数分析以及液化土体中结构物的变形应用CFD分析,均可获得较好的结果。进一步提出,在地震液化应用中,未来CFD的发展应该考虑整合液化前的土体性状研究和地震液化中桩-土-结构物的综合分析。     

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。     

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。     

最近20年地震中场地液化现象的回顾与土体液化可能性的评价准则

回顾了1994年美国Northridge地震、1995年日本阪神地震、1999年土耳其Kocaeli地震、1999年台湾集集地震、2008年中国汶川地震、2010年智利Maule地震、2010～2011新西兰Darfield地震及余震、2011年东日本地震中大量的、不同类型的液化实例调查与研究,发现这些地震的液化具有以下特点：（1）罕见的特大地震（Mw9.0）使远离震中300～400 km的新近人工填土发生严重的大规模液化;（2）特大地震（Ms8.0、Mw8.8）使远离震中的低烈度Ⅴ～Ⅵ度地区发生严重液化;（3）海岸、河岸附近地区的新近沉积冲积、湖积土,填筑时间不到50年的含细粒、砂砾人工填土,容易发生严重液化;（4）天然的砂砾土层液化发生严重液化;（5）发生了深达20 m的土层液化现象;（6）松散土层液化后可以恢复到震前状态并再次发生液化;（7）高细粒（粒径≤75 ?m）含量≥50%或高黏粒（粒径≤5 ?m）含量≥25%的低-中塑性土严重液化,对介于类砂土与类黏土之间的过渡性态土,有时地表未见液化现象;（8）液化土层的深度较深或厚度较小时,容易出现地面裂缝而无喷砂现象;有较厚的上覆非液化土层时,场地液化不一定伴随地表破坏。液化实例证明,第四系晚更新世Q3地层可以发生严重液化;黏粒含量不是评价细粒土液化可能性的一个可靠指标;低液限、高含水率的细粒土易发生液化,采用塑性指数PI、含水率wc与液限LL之比作为细粒土液化可能性评价的指标是适宜的。综合Boulanger和Idriss、Bray和Sincio、Seed和Cetin等的液化实例调查与室内试验研究成果,建议细粒土液化可能性的评价准则如下：PI ＜12且wc/LL＞0.85的土为易液化土,12＜PI≤20和/wc/LL≥0.80的土为可液化土;PI ＞20或wc/LL＜0.80的土为不液化土。     

Reliability analysis of soil liquefaction based on standard penetration test

A review of probabilistic and deterministic liquefaction evaluation procedures reveals that there is a need for a comprehensive approach that accounts for different sources of uncertainty in liquefaction evaluations. For the same set of input parameters, different models provide different factors of safety and/or probabilities of liquefaction. To account for the different uncertainties, including both the model and measurement uncertainties, reliability analysis is necessary. This paper presents a review and comparative study of such reliability approaches that can be used to obtain the probability of liquefaction and the corresponding factor of safety. Using a simplified deterministic Seed method, this reliability analysis has been performed. The probability of liquefaction along with the corresponding factor of safety have been determined based on a first order second moment (FOSM) method, an advanced FOSM (Hasofer–Lind) reliability method, a point estimation method (PEM) and a Monte Carlo simulation (MCS) method. A combined method that uses both FOSM and PEM is presented and found to be simple and reliable for liquefaction analysis. Based on the FOSM reliability approach, the minimum safety factor value to be adopted for soil liquefaction analysis (depending on the variability of soil resistance, shear stress parameters and acceptable risk) has been studied and a new design safety factor based on a reliability approach is proposed.     

细粒含量对尾矿材料液化特性的影响

为了模拟沉积分选后颗粒组成的变化对尾矿材料的动力特性的影响,尾矿筛分后按不同的细粒（颗粒直径小于 0.074 mm）含量制备尾矿试样,并进行了大量的土动力学试验。分析了细颗粒含量对尾矿材料的动力液化特性的影响规律。研究表明,对于铜矿类尾矿坝的尾矿材料,当细颗粒含量占到总量的35 %时其抗液化性能最佳。根据尾矿材料动力特性试验的研究结果,并结合现场的标准贯入试验成果,提出了适用于尾矿材料的细粒含量对标准贯入击数的修正式。该式可以分析不同细粒含量的尾矿材料的抗液化强度,提高尾矿坝液化判别方法的判别准确程度。     

Review of soil liquefaction characteristics during major earthquakes of the twenty-first century

Liquefaction, which can be defined as a loss of strength and stiffness in soils, is one of the major causes of damage to buildings and infrastructure during an earthquake. To overcome a lack of comprehensive analyses of seismically induced liquefaction, this study reviews the characteristics of liquefaction and its related damage to soils and foundations during earthquakes in the first part of the twenty-first century. Based on seismic data analysis, macroscopic phenomena of liquefaction (e.g., sand boiling, ground cracking, and lateral spread) are summarized, and several new phenomena related to earthquakes from the twenty-first century are highlighted, including liquefaction in areas with moderate seismic intensity, liquefaction of gravelly soils, liquefaction of deep-level sandy soils, re-liquefaction in aftershocks, liquid-like behavior of unsaturated sandy soils. Additionally, phenomena related to damage in soils and foundations induced by liquefaction are investigated and discussed.     

非饱和粉土的液化特性研究

使用非饱和土动三轴试验仪,对非饱和粉土进行动力强度试验,探讨了饱和度、动应力比及固结围压对非饱和粉土动力强度特性、液化特性及孔压特性的影响。试验结果表明：（1）非饱和粉土的动强度随饱和度的增加而下降,在相同动剪应力比下饱和度与液化振次在半对数坐标上成线性关系;（2）非饱和粉土的液化与不液化的临界曲线近似成S型,非饱和粉土的抗液化能力随饱和度增大而降低,当饱和度小于60%时,土样不会液化;（3）非饱和粉土的动孔压随振次增大而增长,孔压的增长呈现出三段式的模式。     

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。     

Criterion for flow liquefaction instability

This study describes a general liquefaction flow instability criterion for elastoplastic soils based on the concept of loss of uniqueness. We apply the criterion to the general case of axisymmetric loading and invoke the concepts of effective stresses and loss of controllability to arrive at a general criterion for the onset of liquefaction flow. The criterion is used in conjunction with an elastoplastic model for sands to generate numerical simulations. The numerical results are compared with experimental evidence to give the following insights into predicting liquefaction. (1) The onset of liquefaction flow is a state of instability occurring under both monotonic and cyclic tests, and coincides with loss of controllability. (2) The criterion proposed herein clearly and naturally differentiates between liquefaction flow (instability) and cyclic mobility. (3) Flow liquefaction not only depends on the potential of the material to generate positive excess pore pressures, but more importantly, it also depends on the current state of the material, which is rarely predicted by phenomenology.