土层剪切波速不确定性对场地刚性判断的影响

岩土工程中的不确定性是工程风险的重要来源。在我国7个主要地区的20个工程场地上开展了国内外首次大范围现场剪切波速不确定性专项试验,共由47家单位用11种工程常用仪器采用单孔法完成,获取了600组土层剪切波速Vs实测数据。依据实测结果拟合了场地时间平均剪切波速Vs, z的变异系数COV与计算深度Z的对应公式,揭示了土层剪切波速不确定性对场地刚性判断的影响,进而分析了我国场地分类的可能潜在误判区域。结论如下：在目前我国现场剪切波速测试水平下,Vs, z的变异系数与深度负相关——在近地表处达到极大值15%,并随着深度增加明显减小;地表至10 m深度区间内,Vs, z的变异系数迅速减小;10～20 m深度区间内,Vs, z的变异系数减小趋势变缓;超过20 m深度后,Vs, z的变异系数小于5%且基本不变;我国III、IV类场地分类采用的等效剪切波速Vse和欧美场地分类指标Vs, 30的变异系数基本相等;依据我国建筑抗震设计规范GB50011－2010,对I类场地以及覆盖层厚度小于5 m或等效剪切波速接近500 m/s的II类场地分类时需考虑剪切波速不确定性的潜在影响,其他类型的II类场地、III类和IV类场地在分类时基本可忽略其影响。     

剪切波速测试技术及场地土液化势判别

文章简要地介绍了剪切波测试技术的基本原理、野外测试方法及其在工程中的主要用途.结合工程实例,对于在资料处理中碰到的场地液化势判别的问题,采用石兆吉判别式,丁伯阳判别式,谢生荪判别式及标准贯入试验法等目前运用较多的多种液化判别方法进行对比分析,最后得出在本次工程中石兆吉判别式结果最切合本次工程,其结果予以采用,并且就液化判别问题提出了一些建议.     

西北地区典型河谷城市岩土体剪切波速的特征分析

为获取西北地区典型河谷型城市的场地剪切波速分布特征,应用数理统计方法分析了天水市1294组不同岩土体的剪切波速数据,并比较分析了不同地貌单元的等效剪切波速。结果显示,不同岩土体的剪切波速均具有随深度变化或风化程度差异而引起的较大变化区间,其区间差值为467～982m/s不等;不同岩土体的剪切波速分布均呈现出正态分布特征,其峰值区间和优势区间的剪切波速值可以反映岩土体的物理性状;粉土、粉质粘土、卵石和圆砾等松散堆积体的剪切波速与深度具有很好的相关性和拟合函数,而泥岩、砂岩和砾岩等成岩体的剪切波速与深度相关性较差,其剪切波速大小主要受岩体的裂隙发育和风化程度影响;不同地貌单元结合部位较单一地貌单元的等效剪切波速为大;II类场地等效剪切波速变化范围为152~319m/s,III类场地等效剪切波速变化范围为122~228m/s。该场地不同岩土体的剪切波速分布特征具有普遍一致性,反映了典型河谷城市的地层分布及地层岩性。     

西北地区典型河谷城市岩土体剪切波速的特征分析

为获取西北地区典型河谷型城市的场地剪切波速分布特征,应用数理统计方法分析了天水市1 294组不同岩土体的剪切波速数据,比较分析了不同地貌单元的等效剪切波速。结果显示,不同岩土体的剪切波速均具有随深度变化或风化程度差异而引起的较大变化区间,其区间差值为467~982m/s不等;不同岩土体的剪切波速分布均呈现出正态分布特征,其峰值区间和优势区间的剪切波速值可以反映岩土体的物理性状;粉土、粉质粘土、卵石和圆砾等松散堆积体的剪切波速与深度具有很好的相关性和拟合函数,而泥岩、砂岩和砾岩等成岩体的剪切波速与深度相关性较差,其剪切波速大小主要受岩体的裂隙发育和风化程度影响;不同地貌单元结合部位较单一地貌单元的等效剪切波速为大;Ⅱ类场地等效剪切波速变化范围为152~319m/s,Ⅲ类场地等效剪切波速变化范围为122~228m/s。该场地不同岩土体的剪切波速分布特征具有普遍一致性,反映了典型河谷城市的地层分布及地层岩性。     

基于能量变化率法自动拾取场地剪切波速

提出了一种提高单孔法剪切波速测量精度的新方法--能量变化率的自回归曲线法。首先把剪切波的时程曲线变换为能量变化率时程曲线;然后对能量变化率时程曲线进行长短平均处理,拾取各测点P波和S波的大致初至;最后提出采用一种二次方自回归模型对初至附近的能量变化率曲线进行二次方自回归处理,精确拾取出各测点P波和S波的精确到时。采用此方法、互相关函数法和人工拾取法对某场地的剪切波速进行了对比分析。分析结果表明：此方法相比互相关函数法,具有更好的噪声抑制能力,不仅能精确地自动拾取出各测点的S波的到时差,也能更准确地自动拾取出各测点的P波的到时差。以人工拾取结果为参考,此方法在实际测试中具有很高的准确率和稳定性。此方法丰富了场地剪切波速分析方法。基于此方法、互相关函数法和人工拾取法,设计了一套剪切波波速的测试系统,此系统能自动分析出各测点的剪切波速和形成完整的报告。     

用剪切波速判别砂土液化的新方法

本文目的是建立剪切波速评价场地砂土液化的定量方法,以西特简化法的思路为基础,提出了用剪切波速估算地震应力和抗液化应力的计算公式,并编制了相应的程序,计算了液化与非液化实例,计算结果与实际情况颇为一致。     

深圳地区部分岩土类型剪切波速与深度的关系分析

本文对深圳市部分岩土类型的剪切波速与埋深的关系进行了相关分析。在分析中, 考虑了岩土成因、岩土类型、物理状态和场地所处的地貌类型对剪切波速的影响, 取得了对岩土工程有指导意义的重要结果。     

剪切波速判别地震液化势的适用性研究

本文阐述了剪切波速判别地震液化势的可行性, 对目前国内外各种剪切波速判别地震液化势的方法进行了分析对比, 指出公式(6)是一实用、可靠的判别方法。     

Rayleigh面波各阶模式频散曲线对横波速度和层厚的敏感性探讨

Rayleigh面波勘探的目的在于有效利用频散曲线反演地层厚度及横波速度,而不同模式的频散曲线对横波速度和层厚的敏感性不同。通过求取介质参数变化10%后与参数不变化时的二组频散曲线的差值,得到各阶模式的频率～相速度差曲线,分析了Rayleigh面波各模式频散曲线对横波速度、层厚的敏感性。试验结果表明,基阶模式对于浅层的横波速度和层厚比较敏感,敏感区域主要集中在较窄的频带范围内。而高阶模式对于相对较深层的横波速度和层厚比较敏感,且频率范围分布较大,敏感性强的频段分布比较分散。研究结果可以为Rayleigh面波多模式联合反演提供理论依据。     

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。     

Shear wave velocity structure beneath the Archaean granites around Hyderabad, inferred from receiver function analysis

Broadband receiver functions abstracted from teleseismicP waveforms recorded by a 3-component Streckeisen seismograph at Hyderabad, have been inverted to constrain the shear velocity structure of the underlying crust. Receiver functions obtained from the Hyderabad records of both shallow and intermediate focus earthquakes lying in different station-event azimuths, show a remarkable coherence in arrival times and shapes of the significant shear wave phases:Ps, PpPs, PsPs/PpSs, indicating horizontal stratification within the limits of resolution. This is also supported by the relatively small observed amplitudes of the tangential component receiver functions which are less than 10% of the corresponding radial component. Results of several hundred inversions of stacked receiver functions from closely clustered events (within 2°), show that the crust beneath the Hyderabad granites has a thickness of 36 ± 1 km, consisting of a 10 km thick top layer in which shear wave velocity is 3.54 ± 0.07 km/sec, underlain by a 26 ± 1 km thick lower crust in which the shear wave velocity varies uniformly with a small gradient of 0.02 km/sec/km. The shear wave velocity at its base is 4.1 ± 0.05 km/sec, just above the moho transition zone which is constrained to be less than 4 km thick, overlying a 4.74 ±0.1 km/sec half space.     

基于人工鱼群算法和SCA等效理论的井中横波速度预测方法

在建立页岩岩石物理模型的基础上,根据等效自相容近似(SCA)岩石物理模型,构建出岩石的纵波速度、横波速度与岩石密度、组分和孔隙度等的定量关系,得出使理论纵波速度和实际纵波速度最接近的孔隙纵横比,进而将该孔隙纵横比作为约束条件来实现横波速度预测。反演算法利用人工鱼群算法来计算最佳孔隙纵横比,并将预测的横波速度与实际测得的横波速度对比,证明了人工鱼群算法的有效性。     

剪切波速原位测试技术及在地震安全性评价中的应用

本文简要介绍了剪切波速测试方法 ,重点论述单孔速度检层法的基本原理、测试技术以及剪切波速度在地震安全性评价中应用     

苏鲁大别及其周围地区深部P波速度结构特征的初步分析

本分析了苏鲁大别及其周围地区200km深的地震波速度结构。对上地幔50至200km不同深度的水平切面的速度结构特征进行了详细研究。结果表明,位于大别山地区下的西南侧存在着一个呈西北一东南延展的带状高速区;在苏鲁东海地区的下方,及东北方面也有高速度区域存在。这两个高速度区不相连。在大别山区东北端区与苏鲁超高压变质带的南端地区深部的两个高速区之间,即郯庐断裂的中部存在一个西北-东南延展的低速度区。大别山区下方深部呈现明显的速度梯度变化带。大别山区东端边界也是速度梯度变化带。郯庐断裂的北段,即与苏鲁超高压变质带为邻的部分下方,似乎是一个速度分界带或速度不连续带。郯庐断裂的北段下方的速度结构与其两侧地区的速度结构明显不同。该段的两侧速度结构常常存在着明显差异。     

Shear wave propagation in granular assemblies

Shear wave velocity is a fundamental property of a granular assembly. It is a measure of the true elastic stiffness of a bulk specimen of discrete grains. Shear wave velocity is typically measured in the laboratory (e.g., using bender elements) or in-situ (e.g., using a seismic cone penetrometer, sCPT). In the current work, shear wave propagation is modeled numerically using the discrete element method (DEM). First, an appropriate method for measuring wave velocity is identified. Then the effects of particle size and elastic properties are investigated. Specimen fabric is then quantified before and after wave excitation and the elasticity of the response at the scale of the particle contacts is investigated. The results show that shear wave velocity may be robustly measured for discrete numerical specimens. The ability to measure shear wave velocity using DEM simulations may provide another tool for researchers seeking to link results from physical and numerical experiments.     

含AVO 效应的转换波速度分析方法

当转换波地震记录存在振幅值随炮检距变化,尤其是极性发生反转时,传统转换波速度分析计算结果不准确。为此,按照PP 波AB 相似系数速度分析方法,解决PP 波AVO 效应的思路,对存在 AVO 现象的转换波资料进行AB 相似系数方法的拓展,推导出用于解决转换波含有AVO 现象的AB 相似系数方法,为提高转换波速度分析精度提供了理论支撑。     

基于多重互相关函数分析剪切波速

介绍了一种提高单孔法剪切波速测量精度的新方法-多重互相关函数法。考虑到判断场地剪切波到时差的困难,提出了用多重互相关函数来求得两剪切波的到时差。互相关分析可求取两相似信号的到时差,但当两信号相似性比较差时,所求得到时差的误差较大;自相关函数本身可进行多重自相关分析,互相关函数结合多重自相关函数后,也可以进行多重互相关分析来求取两相似信号的到时差。试验表明：相比互相关函数,多重互相关函数可改善触发信号和井中三分向探头输出信号的相似性及更好地抑制噪声,因此能更精确地计算出触发信号和井中三分向探头输出信号的的到时差。基于此原理设计了剪切波波速的测试系统,此系统能自动分析出测点的剪切波速和形成完整的报告。     

基于平面波解构滤波的速度无关动校正及速度分析方法

为了避免速度分析拾取速度参数引起的繁复费时、拾取参数不准确导致的校正效果不佳和传统动校正的拉伸畸变问题,利用速度无关动校正方法进行相关处理。通过数据解构获取局部同相轴斜率,解析斜率数据与速度的关系,由局部斜率可直接获得动校正所需时差参数,其信息足以进行动校正处理。通过模拟和实际数据进行的实验计算,证明此方法优于常规动校正处理效果。