基于静力触探测试的国内外砂土液化判别方法

在砂土或粉土分布广泛的地区,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.因此,判定地基土液化可能性是抗震勘察设计中的一个重大课题.由于获得高质量"未扰动"砂土样的困难和试验成本的限制,基于静力触探(CPT)的原位测试方法通常用于砂土液化势的评价.孔压静力触探(CPTU)作为一种新型的原位测试技术,采用其测试指标进行砂土液化势的评价日益受到人们的重视.目前,基于CPT测试资料已经提出了许多砂土液化势的评价方法,但国内外采用CPT判别砂土液化的方法是不同的.在对我国<建筑抗震设计规范>(GB50011-2001)中砂土液化判别方法与国外修正的Seed简化法的原理、方法及参数进行分析的基础上,将其2种方法进行比较,进而讨论了2种方法的差异.由于这些差异的存在,采用不同方法判别砂土液化可能性时会得出不同的、甚至是相反的结果.结合济宁-徐州高速公路砂土场地的CPT和CPTU测试资料,采用我国规范判别法、Seed简化法进行了液化判别分析,并进行了对比验算.其中Robertson法与Olsen法所得到的结论基本一致,而且Robertson法似乎比Olsen法稍微精确一些,而采用规范法所判定的结果偏于保守,这与锥尖阻力基准值的取值大小有关.     

基督城易液化场地震后小应变剪切刚度演化规律研究

饱和砂土场地的剪切刚度在强震扰动(如液化)后会发生显著下降并随时间逐渐恢复,因此基于震后调查获得的原位测试指标(如剪切波速)与震前原状土的相应指标之间存在差异,根据液化实例调查和原位测试指标建立的砂土抗液化强度评价方法存在系统误差。为定量评价这种差异并提出合理的修正方法,对新西兰基督城的REHS强震台站在2010年至2011年间的若干强震记录进行水平与竖向谱比(HVSR)分析,获得了该台站所在的易液化场地在地震前后小应变剪切刚度随时间的发展规律,发现场地平均刚度在震后瞬时显著下降后呈对数形式增长,恢复至相对稳定状态需要1～2周时间,而且在很长的一段时间内该刚度值均小于震前值。在此基础上,提出了综合考虑主固结和次固结作用的震后饱和砂土小应变刚度计算模型,并合理预测了REHS台站场地震后刚度随时间的恢复过程。该计算模型为将震后原位测试指标修正到对应于震前原状土的测试值提供了一种可行的手段,有助于提高当前基于液化实例调查的地震液化简化判别方法的可靠性。     

土壤液化势的剪切波速判别法

<正> 一、前言剪切波速V_s在我国地震工程和岩土工程中的应用日益普遍,如判别砂性土的液化势等,但这种方法在国际上尚未得到统一的认识。某些学者认为,不可直接用V_s预测砂土的液化势,而只能用间接的方法进行.其根据是,在试验室内得不到单一的地震应力比与剪切波速的关系,这种关系与砂土的类型有关。笔者对这些试验结果曾进行了仔细研究,指出这些试验存在的问题和得不到合理结果的原因,同时提出了合理的试验方法,得到了地震应力比与V_s之间的单一定量关系,从而验证了用V_s预测砂性土液化势的物理基础.     

基于CPT的地基液化概率评价

通过LOGISTIC模型,以世界范围内19次大地震106个场地的液化案例为基础,构建基于CPT的液化概率评价模型,采用仅通过CPT试验即可获取的锥尖阻力和摩阻比作为评价参数,既体现严格的统计学意义又具有明确的物理意义,预测液化和非液化的可靠性分别达到91．2％和86．8％。并拟舍得到液化概率和抗液化安全系数的S型关系曲线以便于工程应用。理论分析与工程实例对比表明,相对于《岩土工程勘察规范》推荐的CPT模型,本文建议模型的评价结果和《建筑抗震设计规范》的SPT模型评价结果更为接近,且物理意义更为明确,为利用现场原位测试数据进行地基液化评价提供了更为简洁、准确的新途径,可以作为规范方法的有益补充。     

考虑细粒含量的砂土液化判别双曲线模型研究

在砂土的地震液化判别模型中,大多数模型都是针对洁净砂的液化判别提出来的,忽略了其中细粒含量的影响,而细粒含量是影响砂土液化的一个重要因素,忽略细粒含量的影响会导致液化判别结果过于保守.根据中国大陆以往地震液化资料和台湾集集地震的标准贯入试验数据资料,在原始双曲线模型的基础上建立了适用于含细粒砂性土的修正的液化判别双曲线...     

一种基于能量孔隙水压力模型的饱和砂土液化风险评估方法

根据场地液化风险评估结果,采用相应措施对场地进行治理,可避免液化引起的破坏,因此场地液化评估具有重要的研究价值。基于双向动三轴数值试验,以地震波阿里亚斯强度为能量参数,建立一种新的能量孔隙水压力模型,同时研究固结压力和固结比对孔隙水压力模型的影响;利用饱和福建标准砂动三轴试验结果验证该能量孔隙水压力模型的合理性和准确性;基于能量孔隙水压力模型,考虑渗透性以及剪应力折减函数对孔隙水压力的影响,建立一种新的场地液化风险评估方法,并利用离心机振动台试验和数值试验验证该评估方法。结果表明,该评估方法能够准确地预测出土体孔隙水压力的产生和累积规律,因此可用于场地液化风险的评估。     

基于静力触探测试判别天津市西青区砂土地基液化的研究

在砂土或粉土地区,判定地基土液化可能性是岩土工程设计中的一个重要课题。目前,获得高质量原状砂土样不仅取样困难而且试验成本较高,因此,基于静力触探(CPT)的原位测试方法通常用于砂土液化势的评价,但大多判定方法是基于定性研究的基础上,饱和砂土地震液化的定量化研究是一个具有挑战性的研究课题。本文根据现场的静力触探测试成果,采用Robertson法对地基土进行了液化判别分析,并将该静力触探测试成果与标准贯入试验判别方法进行对比分析。根据天津市西青区砂土地基的地震液化的判别结果,证明了该法的优点是人为误差小、精度高。     

基于支持向量机的砂土地震液化判别模型

根据影响砂土地震液化的主要因素，建立了砂土地震液化的支持向量机判别模型。该模型通过有限的经验数据的学习，获得了砂土地震液化与其影响因素之间的非线性映射关系。运用所建立的模型对具体的场地进行了液化判别，其结果表明，利用支持向量机理论构建分类器能在一定可靠度条件下正确判别砂土地震液化。     

基于静力触探的液化势概率估计和判别标准

应用人工神经网络模型和可靠度理论 ,对大量液化和未液化场地的静力触探测量数据进行了分析 ,得到地震时饱和砂类土的极限状态函数和失效概率函数。以这两个函数为基础 ,给出液化势的概率估计方法 ,并结合我国建筑抗震设计规范有关设计地震分组的规定 ,提出了一般工程的具有明确概率的CPT液化判别标准。     

罕遇地震作用下砂土液化判定

唐山和汶川等历史震害实例分析说明罕遇地震作用时砂土液化判定的重要性。本文采用建筑抗震设计规范规定的标准贯入试验液化判别方法和基于中心点法的液化判别方法对38个场地收集的钻孔进行砂土液化的判别,其中24个工程场地的钻孔在设防地震作用下判别为不液化,但在罕遇地震作用时却为液化。建议在重大工程建设抗震设防中,宜进一步考虑罕遇地震作用时砂土液化对工程的影响。     

关于建立新的液化判别标准的建议

利用BP神经网络模型和可靠度理论对我国大量液化和未液化场地标准贯入试验数据进行分析,得到了地震时饱和砂土液化极限状态函数和液化概率函数。本文建议以这两个函数为基础建立新的液化判别标准。     

振动孔压增量模型在ABAQUS软件中的实现

将依据动三轴试验建立的饱和南京细砂孔压增量模型三维化,嵌入到基于ABAQUS软件开发的修正的Davidenkov黏弹性本构模型模块中,以外挂FORTRAN子程序的方式,完成三维振动孔压增量模型在ABAQUS软件中的二次开发。对简单应力状态和复杂应力状态下的可液化地基进行数值模拟,初步验证该外挂子程序的有效应力分析能力及可靠性,表明该子程序能够较好地模拟液化场地的振动孔压发展过程,能合理地反映场地的地震液化特性和有效应力变化规律,预测场地的地震液化趋势。     

砂砾土液化判别的基本方法及计算公式

2008年汶川8.0级大地震中液化现象显著且砂砾土液化占很大比重,而我国一些地区砂砾土分布广泛,发展相应液化预测和判别方法十分必要。我国规范液化判别方法来源于砂层（细粒土）液化资料,且按规范规定标准贯入试验不适于砂砾场地,故现有规范中基于标贯的液化判别方法对砂砾土不可行。以汶川大地震液化震害调查和现场测试为基础,提出了基于超重型动力触探试验（动探试验）的砂砾土液化判别方法并建立了计算模型和公式。结果表明：砂砾土液化判别由初判和复判两部分组成,初判以排除不可能液化及可不考虑液化影响情况为目标,复判则可采用动探击数N₁₂₀为基本指标的计算模型。初判包括地质年代、埋藏条件和含砾量3个条件,复判模型则由动探击数基准值、含砾量、砂砾土埋深、地下水深度和地震烈度等5个参数组成。根据此次地震液化砂砾土埋深及地下水位变化范围较大的特点,采用归一化方法导出动探击数基准值,利用优化方法推导出砂砾土深度及地下水位的影响系数。提出的砂砾土液化判别方法,较全面地考虑了砂砾土液化的影响因素,复判模型和公式表达简单明了,回判成功率较高,且与现有规范具有连续性,便于工程应用。     

液化势的概率估计和判别标准

利用人工神经元网络模型和可靠度理论，对大量的液化和未液化场地标准贯入试验基本数据进行了分析，给出了地震时饱和砂土的极限状态函数和失效概率函数。对于重大工程可以利用这两个函数来确定场地的液化概率，并进行液化风险设计决策。但对于一般工程，通常是根据液化判别标准来估计其液化势。本文将提出一个新的建立液化判别标准的方法，根据这个途径并考虑我国建筑抗震规范中设计地震分组的有关规定，就一般工程场址给出具有明确概率的液化判别标准。这个途径与通常的方法相比，其优点是非常明显的。     

基于未确知均值聚类分析的砂土地震液化评价

基于未确知测度理论,建立了砂土地震液化判别和液化势分级的未确知均值聚类分析模型和方法。针对砂土地震液化评价中的许多不确定性影响因素,选用地震震级,地面地震加速度幅值,标准贯入击数,比贯入阻力,砂土相对密实度,砂土平均粒径和场地地下水位等7个评价指标作为判别因子;选用17个砂土样本作为训练样本,建立各评价指标的未确知测度函数,以样本中的各评价指标数据的平均值表示其分类中心;利用相似权赋权方法确定评价指标的权重,依据未确知测度距离判别地震液化等级;根据建立的模型对训练样本回判,回判正确率为94.12％。将建立的模型对20个测试样本进行判别,将判别结果与地震液化的实际情况、BP神经网络和SOFM神经网络等方法的评价结果进行了对比。研究表明,该模型的评价结果与实测结果,以及BP神经网络、SOFM神经网络等方法的评判结果一致性较高。     

基于新疆巴楚地震调查的砂土液化判别新公式

以新疆巴楚—伽师 Ms6.8 级地震液化现场勘察和测试为基础,获取了 47 个场地的标准贯入试验资料,分析了现有基于标准贯入的砂土液化判别方法的适用性,提出了新的砂土液化判别公式。分析表明国内外现有基于标准贯入击数的砂土液化判别公式不适用于新疆地区,中国现有规范对此次巴楚地震非液化点判别成功率 88% ,但对液化场地判别成功率仅为 38% ,会给出明显偏于危险的结果。以新调查数据建立的砂土液化判别模型由地震烈度、实测标准贯入击数、标准贯入击数基准值、地下水位、砂土埋深等 5 个参数构成,其中标准贯入击数基准值以及地下水位和砂土埋深的影响系数分别采用归一化方法和本文提出的优化方法给出。与中国现有规范相比,新疆巴楚液化土层有所增加,推导出的标准贯入击数基准值远小于现有规范,表明巴楚地区抗液化能力显著低于以往形成我国规范时调查的可液化场地,深层土和低水位砂层液化可能性更大。所建立的砂土液化判别新公式,液化回判成功率为 91% ,非液化回判成功率为 85% ,表明构建的模型合理,计算公式可靠,同时新公式延续了中国现有规范的基本形式,工程使用方便,可为新疆地区区域性规范制订提供参考。     

砂土液化综合判别法的研究与应用

砂土液化是地震地质较为常见的一种现象,常会引起一些工程病害,对其准确评价和预测较为困难,常采用原位测试方法进行液化评估.以赤壁长江公路大桥场地液化判别为例,在分析国内规范法和国外Seed简化法的基础上,分别利用剪切波测试方法及标准贯入试验结果进行了砂土液化判别,并对判定结果的可靠性进行了评估.通过研究得出结论:《岩土工...     

基于标贯的国内外砂土液化判别方法

砂土液化判别是场地岩土地震稳定性评价的重要组成部分。国内通常采用规范推荐的基于标准贯入试验的砂土液化判别方法;而欧美、非洲及东南亚大多采用Seed简化法。在对我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中砂土液化判别方法与国外修正的Seed简化法的原理、方法及参数进行分析的基础上,将这2种方法进行比较,进而讨论了2种方法判别结果的差异。对比分析发现:相对于规范法,Seed简化法对于表层地基土偏于安全;但对深层地基土判别,规范法更为保守。     

基于SCPTU原位状态参数确定方法及液化应用试验研究

状态参数可以有效地评价无黏性土的相对密实度和液化势。然而,目前状态参数的确定主要依赖于室内试验,难以反映现场土层的真实状态。地震波孔压静力触探(SCPTU)测试可以获取土层的原位锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力与剪切波速等原位参数。本文基于SCPTU测试确定状态参数的研究成果,根据3个工程场地的SCPTU原位测试资料,首先对不同状态参数评估方法进行了比较,其次建立归一化剪切波速V_(s1)与原位状态参数的相关关系,绘制剪切波速与有效应力(V_s-σ′_(v0))平面中状态参数剖面等值线图;提出归一化小应变刚度(G_0/q_c)与状态参数的修正模型。最后应用于无黏性土密实度与液化势的评估中。结果表明:本文提出的2种计算方法能够有效地评估无黏性土的状态参数,并且预测的状态参数可有效地用于评价土体密实状态与液化势的可靠判别。     

基于修正Seed判别法的吹填饱和砂土液化判别分析

根据美国标准ASTM1586及ASTM5778进行了SPT和CPT试验,采用修正的Seed判别法分别对所得到的SPT及CPT数据进行砂土液化评估判别分析,得到更为准确的结论,为抗震设计及地基处理提供了依据。