基于实测数据的场地特征参数与液化相关性分析

通过搜集国内外现有的地震液化实测数据,利用皮氏积距相关系数法分析了影响砂土液化的PGA、地下水位、饱和砂层埋深、标贯击数以及剪切波速等特征参数与液化的相关性,对比研究了在不同埋深、地下水位和烈度范围内各参数相关性的表现以及各参数相关性间的对比,得到了实际动荷情况、真实埋藏条件以及现场实测下土力学指标与液化关联性的真实结果。分析结果表明:地下水位、砂层埋深、标贯击数和剪切波速与液化呈负相关,PGA与液化呈正相关;砂层埋深、标贯击数与液化显著相关,而地下水位和剪切波速与液化相关性不显著;标贯击数与液化的相关性最大,其次为埋深、PGA和水位,最小为剪切波速。     

福建沿海剪切波速与土层参数定量关系研究

通过对大量实测数据的分析，按照剪切波速与土层密度、标贯击数、土层埋深之间的关系特征，利用单因子及多因子回归分析方法，给出剪切波速与土层密度、标贯击数、土层埋深的定量关系。     

唐山和巴楚地区液化土动力性能比较研究

对以往曾经发生显著液化的唐山地区和巴楚地区的土动力学性能进行对比研究,包括两个地区砂土相对密度与剪切波速关系、剪切波速与标准贯入击数关系等,以此深入了解两个重要地区土层的动力性能,为研究区域化液化判别方法提供基础。结果表明:现行抗震规范液化判别方法数据来源主要为唐山地区,明显不适用于新疆巴楚地区的液化判别;唐山地区与巴楚地区液化场地砂土取相同相对密度时,两个地区液化场地砂土剪切波速差别很小;但唐山地区与巴楚地区液化层砂土平均标准贯入击数和V_s~N_(63.5)关系曲线差异显著,表明以V_s~N_(63.5)关系区分不同地区砂土抗液化能力是可能的。     

剪切波速液化判别方法对粉砂及粉土适用性研究

含细粒土体相对于纯净砂在自然界中分布更为广泛,其地震液化灾害在上世纪70年代之后逐渐成为研究热点,然而关于其液化判别,一直以来都只是在砂土方法的基础上,稍作调整。本文对比了美国NCEER推荐的基于标贯试验的Seed方法和基于剪切波速试验的Andrus和Stokoe方法,以历史地震数据检验方法,结果显示剪切波速方法对含细粒土体过于保守,并且细粒含量越高,对非液化点越不可靠。通过建立两个方法 3组细粒含量下液化临界曲线上的剪切波速与标贯击数相关关系,得出临界剪切波速随细粒含量增加而减小的趋势没有临界标贯击数那么迅速。剪切波速试验为小应变无损测试,对含细粒土土颗粒间胶结力较为敏感,而液化状态为大应变破坏阶段,土体胶结力基本丧失,因此对胶结较强的含细粒土体,剪切波速指标与液化难以建立唯一联系。另外,中国规范剪切波速液化判别方法存在误导,由于判别式已经用黏粒含量修正,因此,V_(s0)经验系数应统一只取砂土数值。     

基于表面波法的剪切波速测试与场地土液化判别

剪切波速是岩土的一个重要工程特性参数。文中详细介绍浅层物探调查中的面波法的原理、分析方法,并利用面波法对王庆坨水库场地进行大面积勘探,获得水库场地的地下剪切波速度构造,利用面波所得剪切波速对王庆坨水库场地在VII和VIII级地震下进行液化判别;通过实验和回归分析得到了王庆坨地区第四系粘性土与粉土的剪切波速与标贯击数的关系曲线,为实际工程建设提供一种快速求得标贯击数的方法,对当地的工程场地的分类和评价有一定的参考价值。     

黄土及一般含细粒土体液化判别方法研究

黄土液化的判别是工程界长期存疑的问题,现场黄土含水量较低,剪切波速较高,而实验室对其饱和,饱和过程对其土体结构影响还不确定,又由于固结比对土体刚度的影响仍然没有定论,这就导致室内黄土动三轴液化试验结果与现场力学指标一直无法建立联系。另一方面,黄土从颗粒组成来说,属于细粒土范畴,细粒土液化判别方法应可为黄土液化判别提供参照,但由于实验室配制试样相对密度、土体骨架强度及细颗粒赋存形式很难控制,导致细颗粒对土体液化势影响研究饱含争议与矛盾。本文紧密结合工程和科研工作需求,设计了一系列原状黄土在均等固结与偏压固结下的动三轴弯曲元试验,以及原状黄土在动三轴内饱和过程及饱和后的剪切波速试验,并且对一个饱和黄土场地进行了现场原位测试,回顾了现有标贯液化判别方法,对含细粒土体液化判别指标进行了系统研究,改进了细粒土液化初判准则以及含细粒砂性土液化判别式,最后对CPT液化判别方法的可靠性进行了数据检验。具体工作和成果包括:(1)采用动三轴弯曲元试验系统,对兰州市多个场地原状黄土进行了均等固结与偏压固结下剪切波速测试,证实了相关固结比对土体刚度影响的试验研究结果,进一步对比均等固结与偏压固结下试样轴向变形,分析了固结比对土体刚度影响的机理。(2)采用动三轴弯曲元试验系统,首先对原状黄土饱和过程进行了剪切波速跟踪测试,并进一步对比饱和黄土与原状黄土在同一逐级加压的过程中剪切波速与轴向变形测试值,最后通过与现场饱和黄土场地水位上下黄土层实测标贯击数、剪切波速对比,分析了原状黄土遇水及饱和后的软化特征。(3)通过对比唐山、海城地震两个液化地区粉土与砂土的剪切波速与标贯击数统计关系,发现对于剪切波速相同的饱和粉土和砂土,由于粉土的触变性,粉土标贯击数显著小于砂土。结合NCEER推荐的基于SPT与VS的液化判别方法,建立了3个细粒含量下临界剪切波速与临界标贯击数的相关关系,证实了含细粒土体的触变性。(4)回顾了目前国内外有关含细粒土液化研究现状,结合1975年海城地震,1976年唐山地震,1999年土耳其Kocaeli地震和台湾集集地震液化与非液化土数据分析,详细对比了现有液化判别式和初判条件的优劣,改进了细粒土液化初判准则以及含细粒砂性土标贯液化判别式。(5)回顾了NCEER推荐的Robertson的CPT液化判别方法和Olsen的CPT液化判别方法,通过对1999年台湾集集地震液化与非液化土数据分析,并将判别结果与SPT方法判别结果进行比较,指出了CPT液化判别方法还没有达到SPT方法的准确性,但是CPT的土分类图却是其最大的优势所在。     

国内外标准贯入测试影响因素研究

随着"一带一路"战略的快速推进,越来越多的中国企业走出去参与国外基础工程建设。目前中国企业在国外基础工程建设中遇到的最大工程问题是国内外使用的技术标准不统一。以标准贯入测试(以下简称SPT)为研究对象,综合已有研究成果,对国内外SPT的适用范围、修正方法、测试设备以及标贯击数相关性进行了分析对比。结果表明:SPT用途广泛,可用来估算土的相关参数以及评估砂土液化等,但国内外确定土性参数的经验关系多有差异;对标贯击数的修正有地下水位修正、杆长修正、上覆土压力修正、能量修正,不同国家标贯击数修正方法不同;标贯测试设备方面,中美差异主要体现在落锤类型和释放方式不同,中英差异主要体现在锤垫质量不同;当标贯击数较小时,各国标贯击数之间相差不大,在实际工程中可不考虑其差异性。     

基于典型地质特征分析的大同盆地VS30预测研究

土体剪切波速是进行土层地震反应分析的动力学参数，对场地地震动参数确定具有重要意义。基于地质地貌分析，将大同盆地划分为5类典型地质单元。对盆地1429个钻孔剪切波速资料进行分析，探讨V_S30与V_S20的相关性，研究土体埋深、岩性、地质单元、标贯击数及密实度等地质特征对V_S的影响，并基于地质单元、剪切波速比、密实度系数及第四系上部覆盖层厚度相关性分析给出土体V_S30预测模型。研究结果表明，基于典型地质特征的V_S30预测模型拟合优度R2>0.90，预测精度很高，对于离散性较大、直接拟合估算较差及无剪切波速场地来说，以区分地质单元及土体类型的方式进行V_S30分解预测是良好的研究思路。首次在区分地质单元及土体类型的前提下提出剪切波速比及密实度系数，并将其与第四系上部覆盖层厚度综合应用于V_S30预测研究。研究结果可为大同盆地城市防震减灾规划、震害预测、区域性地震安全评价提供重要技术支撑。     

饱和黄土场地液化的工程初判和详判指标与方法研究

黄土液化的判别是工程界长期存疑的问题.本文基于不同黄土场地的现场标贯试验、波速测试和试样的室内动三轴试验研究以及《兰州市区建筑抗震设计规程》(DB62/T25-3037-2006)使用反馈情况,提出了饱和黄土场地液化的工程初判和详判指标与方法:(1)地层年代、粘粒含量、塑性指数、剪切波速、土层埋深条件等可作为饱和黄土场地液化初判的指标;(2)国家《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)[2]中基于标贯击数的液化判别公式和液化指数计算公式适用于饱和黄土地基的液化判别和液化程度评价,但黄土液化判别的标贯击数基准值需要修正;(3)对应于设防加速度0.1g、0.15g、0,2g、0.3g、0.4g下饱和黄土液化判别的标贯击数基准值应分别为7、8、9、11、13,显著小于砂土液化判别的相应值.目前该判别方法已被纳入《甘肃省建筑抗震设计规程》(DB62/T25-3055-2011)[3].     

基于支持向量机的砂土液化预测分析

将支持向量机方法应用于砂土地震液化预测问题.考虑影响砂土液化的因素,选用震级、标贯击数、相对密实度、土层埋深、地震历时、地面运动峰值加速度和震中距7个影响因子作为液化判别指标,建立了砂土液化预测的支持向量机模型.以砂土液化实测数据作为学习样本进行训练,建立相应函数对待判样本进行分类.研究结果表明:支持向量机模型分类性能良好,是砂土地震液化预测的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广.     

华北地区剪切波速与深度之间统计关系的通用模型特征研究

剪切波速是区别土动力学和静力学的重要参数,其影响因素包括土层埋深、颗粒形状、颗粒比重、压缩模量、孔隙比、含水率和密度等,其中土层埋深对剪切波速的变化影响较大。本文搜集整理了华北地区10个城市的928个钻孔共10703个测点的剪切波速与土层埋深之间的经验统计关系,探讨华北地区剪切波速随深度变化的特征,并从岩性条件、沉积环境等方面分析其原因。通过对比分析,给出了华北地区黏性土和砂类土剪切波速随深度变化的最佳拟合经验统计关系,并进行实例验证,所得结果可为缺乏数据的区域提供一定参考。     

玉溪盆地浅层土层颗粒特征与剪切波速的关系研究

以玉溪盆地16个钻孔的柱状图和波速数据为基础,统计分析了具有不同颗粒特征的土层埋深与剪切波速之间的关系,给出了玉溪盆地内角砾、砾石、圆砾、砾砂、细砂和淤泥质黏土等土层在80 m深度范围内深度与剪切波速的经验关系.通过分析不同颗粒大小、不同磨圆程度土层剪切波速特征,认为土层的波速特征与其形成时所处的沉积环境有一定的关系,并以玉溪盆地浅层土层为例,给出了一种根据具有明显颗粒特征土层估算未测波速钻孔的等效剪切波速的方法.      

剪切波速度测量及其在工程中的应用

本文叙述了剪切（Ｓ）波速度测量方法和它在工程地基勘察中的作用，给出了Ｓ波速度与标贯击数（Ｎ值），无侧限抗压强度（ｑ＿ｕ）等与地基承载力有关参数的经验关系，及其在地基勘察和工程地震研究中的应用。     

山西大同市区剪切波速与土层岩性及深度关系的研究

在对山西大同市区3个主要地貌单元共72个钻孔的剪切波速资料分析整理的基础上,利用指数形式的剪切波速与深度经验公式,对测点较多的粉质黏土、粉土、粗砂三类土层的剪切波速Vs与土层深度H的关系进行统计回归,并将实测剪切波速值与利用上述统计结果得到的预测值进行对比检验,结果表明,分地貌单元各类土层的Vs-H经验关系是可靠的,符合当地岩土特征,可用于对该地区地层剪切波速进行推测。     

Shear wave velocity measurement during a standard penetration test

An experiment was carried out to develop a technique to measure shear wave velocity simultaneously with the standard penetration test popular in soil engineering. In the standard penetration test an impact at the bottom of a borehole is produced by weight dropping and may be expected to generate seismic waves. A three-component geophone was set on the ground surface near the borehole and the waves generated were recorded with a magnetic recorder at successive depths of the penetration test. The predominance of the SV wave obtained with this simple method was assured by measurement of the particle orbit. Signal amplitudes decrease with depth and become less than the noise level at a certain depth. Therefore records from deeper sources must be processed to disclose the shear waves. Since waveforms of SV events generated by blows of the penetration test at a given depth are very similar, the signal to noise ratio would be expected to be improved by a stack of wave trains. A paste-up of the radial component after stacking was compared with that before stacking and a refinement was clearly recognized. A vertical distribution of shear wave velocity was obtained by reading the onset time at each depth. Shear wave velocities thus obtained were compared with N values from the standard penetration test and specific resistivities from electrical logging in the same borehole. The data were mutually consistent. This experiment showed that a convenient, precise shear wave velocity measurement can be conducted during the routine work of a standard penetration test.     

基于SPT-APD-DDA的砂土液化评价方法研究

传统的规范法在建立经验判别准则过程中存在大量不确定性因素,工程中亟需针对复杂场地液化判别方法的综合性研究。通过对上海市包头路段沉管抢修项目49组砂土土样的研究,在标准贯入试验法(SPT)定性评价的基础上采用提出的绝对差值百分比法(APD),划分出35组判别结果精确及14组存在判别误差的土样。借鉴判别分析理论思想,将平均粒径D₅₀、不均匀系数C_u、比贯入阻力P_s、标准贯入点深度d_s、地下水埋深d_w和标准贯入锤击数N_63.5等物理力学参数加入液化评价,利用精确土样建立适宜研究区工程地质特性的距离判别分析模型(DDA),对14组存在判别误差或失误的土层进行定量评价。研究结果表明：建立的砂土液化综合评价体系对研究区具有较强的针对性与适应性,从多角度全面、客观地评价了研究区砂土液化情况。最终通过合理的抗液化沉陷措施,保障了后续工程的稳步进行,为类似地质条件场区的砂土液化稳定性评价提供参考和借鉴。     

饱和砂土最大动剪切模量的不同试验对比研究

对233个饱和砂土土样室内试验确定的最大动剪切模量和同一位置现场原位试验确定的最大动剪切模量进行了对比研究。结果表明：两者相差很大,室内试验结果基本上小于现场试验结果,埋藏深的土样相差更大;室内试验的最大动剪切模量与深度符合幂函数规律,且与砂土的密实度有关,与砂土的颗粒成分关系不大。通过工程实例,比较了2种试验最大动剪切模量对地震反应分析的影响,得到了室内试验最大动剪切模量与现场剪切波速的统计经验关系式。该经验关系式对工程场地地震反应分析具有一定的参考应用价值。     

饱和砂土地铁车站的振动台试验研究

地震作用下,饱和砂土地层地铁车站的动力反应特征是城市轨道工程抗震的关键问题。以太原地铁新近沉积粉细砂地层地铁工程为对象,通过模拟地震运动输入的饱和砂土地基地下结构的振动台模型试验,分析了不同峰值加速度地震作用下饱和砂土与地下结构相互作用的动力反应性状。研究了地震波作用的放大效应与频率特征,动孔压比增长发展过程和液化区域分布,以及动土压力的变化规律。表明加速度放大系数为1.5~2.0;0.1~0.25g峰值加速度地震作用下饱和砂土均产生动孔隙水压力累计发展;0.3g峰值加速度地震作用下饱和砂土产生液化,抑制了土与地下结构的振动放大效应,地表面大量冒水,结构模型出现了明显上浮,地下结构两侧产生震陷。     

杭州市典型土层剪切波速与埋深间的关系分析

基于杭州市丰富的场地钻孔剪切波速资料,采用3种常见的剪切波速与埋深回归分析模型,分析杭州地区5类常规土在场地分类和场地未分类情况下的最优拟合公式和预测范围,并对推荐模型进行可靠性验证,对常规粉质粘土和粉砂进行地区差异性分析。研究结果表明:本文推荐的剪切波速与埋深关系公式具有良好的可靠性;地区、岩土类型和预测深度均对剪切波速与埋深关系模型的可靠性产生显著影响,故应用时应优先选用本地区统计模型,如若未有,则需根据已有资料,对选用模型进行岩土类型和适应预测深度范围验证,以保证所选模型的可靠性;受地区、岩土类型和预测深度的影响,考虑场地分类并不一定提高统计模型的预测精度,在实际工程应用中具有不确定性。