基于支持向量机的砂土液化预测模型

分析了砂土液化的主要影响因素,建立了砂土液化的支持向量机预测模型。该模型能通过有限经验数据的学习,建立砂土液化类型与其影响因素之间的非线性关系。运用所建立的模型对具体的砂土液化类型进行了评判,评判结果表明,基于线性核的支持向量机分类器不能有效地建立液化类型与影响因素之间的非线性映射,而基于多项式核及径向基核函数的分类器能正确判定砂土是否液化。     

突变理论在砂土液化分析中的应用

突变理论主要研究事物的突变及不连续性态，目前在井巷围岩位移的判定及利用坡脚隆起位移研究滑坡方面得到了应用。砂土在振动作用下，从稳定状态到液化，具有突变性。基于突变理论对砂土液化安全系数的分析，建立了基于砂土液化安全系数法的突变模型，并针对历史场地砂土进行了分析计算，其结果与抗液化剪应力法和现场液化情况较吻合，表明突变理论应用于砂土液化分析是有效、可行的。     

砂土地震液化的模糊综合评判法

根据砂土液化问题具有的模糊性和不确定性,建立了一种判别砂土液化发生可能性的模糊综合评判模型。在提出的砂土液化模糊综合评判模型中,通过综合地震烈度、标贯击数、地下水位和平均粒径等影响砂土地震液化的因素,采用梯形隶属函数并分别给出各因素隶属函数的表达式。通过工程实例计算验证了该模型的可行性,计算过程简单明了,有一定的实用价值。     

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。     

基于径向基函数神经网络模型的砂土液化概率判别方法

以国内外25次大地震中的344组场地液化实测资料为基础,通过径向基函数神经网络模型的训练和检验,分析了修正标准贯入击数N1与饱和砂土抗液化强度之间的非线性关系,建立了饱和砂土液化极限状态曲线或抗液化强度临界曲线经验公式。经统计分析,给出了液化和非液化的概率密度函数以及抗液化安全系数与液化概率之间的经验公式,最后导出了具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式。当液化概率水平为50%时,即等价于传统的确定性砂土液化判别,该方法预测液化和非液化的可靠性分别为90.4%和81.2%,具有较高的可靠性。本文提出的砂土液化概率判别方法,使工程场地的砂土液化概率判别如同确定性砂土液化判别一样简单、方便,从而使砂土液化概率判别方法用于工程实践和纳入有关规范成为可能。     

垂向荷载作用下饱和砂土的液化分析

 博士学位论文摘要　在对近40 a 来关于饱和砂土液化的研究工作调研的基础上, 就垂向荷载作用下饱和砂土液化问题, 进行了一维应变分析, 得到了垂向荷载作用下, 饱和砂土液化的发展过程以及砂土液化区域的扩展过程这两方面的特性。首先, 在固结仪上对往复荷载作用下有侧限的饱和砂土的本构关系进行了系列实验。实验材料包括松散细砂、密实细砂、松散粗砂(分别代表不同密实度和不同颗粒粒径构成的砂土) 。实验过程中, 加卸载路径有等幅的情况, 也有任意的情况。根据实验数据给出了用双曲线表述的应力2应变关系。这种形式的表述, 既避免了用切线模量形式表述的困难, 又解决了用对数形式表述的不能用于有效应力接近于零的问题; 而且形式简单, 又便于应用。接着, 考虑到砂土液化是孔隙水和骨架相互作用的结果, 将饱和砂土作为固液两相连续介质, 建立了垂向荷载作用时饱和砂土的一维应变动力学模型。该模型考虑了孔隙率的变化, 将骨架作为弹塑性材料, 且将渗透率与孔隙率的变化相联系, 使其与实际情况尽可能符合; 同时考虑在一般振动条件下的压力范围内, 可以忽略颗粒和孔隙水的压缩性, 使模型更简洁。然后, 在上述本构及动力学模型的基础上, 对饱和砂土的变形和液化发展进行了数值模拟。模拟结果表明, 垂向振动对饱和砂土的液化发展有显著的影响。在垂向振动作用下, 砂土首先在外载作用端产生局部区域的液化, 然后液化区逐渐向远处扩展, 且由于阻力的影响, 扩展速度随着液化区厚度的不断增长而逐渐减小。砂土骨架的可压缩性越大, 即砂土的初始切线模量越小、初始极限应变越大以及初始孔隙率越大, 则砂土的液化发展越快; 外载强度越高, 即外载幅值和频率越大, 砂土的液化发展越快; 砂土的渗流性越小, 排水越困难, 即初始渗透率越小, 砂土的液化发展越快。由此可认识到, 饱和砂土液化实际上是骨架和孔隙水相互作用的结果; 骨架为了抵抗外部扰动将产生压缩趋势, 从而挤压孔隙水, 力图使孔隙水排出,如果孔隙水难以排出, 两种介质的变形就出现不协调; 这就会导致骨架结构破坏、失去承载能力, 即饱和砂土发生液化。这些结果表明, 垂向荷载对饱和砂土液化的影响不可忽略。     

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。     

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。     

基于可拓学理论的砂土液化势综合评价研究

将可拓学理论引入到砂土液化势评价工作中，利用网络编程技术开发了基于Web平台的可拓综合评价系统，选取最关键的7个参数作为评价指标，建立了砂土液化势的可拓评价模型，从而找到了砂土液化势评价行之有效的新途径。     

砂土液化及液化后流动特性试验研究

根据流体力学中的绕球定常黏性流动理论,在振动台试验的基础上,设计了一套砂土液化及液化后流动特性的试验装置。在振动台模型箱的砂土中埋入可以水平滑动的钢球,当砂土发生液化时使钢球发生水平运动,通过测量钢球所受的阻力来反算液化及液化后砂土的表观动力黏度,进而研究液化及液化后砂土的流动特性。试验中考虑了砂土的初始相对密度、钢球的运动速率、液化后砂土的超孔压比等因素的影响。试验结果表明,液化及液化后状态下砂土的表观动力黏度随着应变率的增大而减小,液化砂土呈现出剪切稀化的非牛顿流体特性。随着液化后超孔压比的降低,表观动力黏度也逐渐增大,通常随着应变率的增大,表观动力黏度–超孔压比曲线逐渐变缓。     

强夯碎石桩加固地基的试验研究及工程应用

鉴于用普通强夯法加固饱和粉土、淤泥质粉土地基时功效低的现状 ,在分析强夯加固机理及特点的基础上 ,提出了用强夯碎石桩加固地基的方法 ,现场试验区强夯碎石桩复合地基的测试及荷载试验表明 ,该法不仅大幅度提高了饱和粉土地基承载能力和变形模量 ,而且扩大了强夯法的有效影响深度 ,消除了下卧砂层的液化特性 ,该法的工程应用结果表明 ,地基加固效果非常显著     

基于实码加速遗传算法的投影寻踪方法在砂土液化势评价中的应用

探讨了利用实码加速遗传算法的投影寻踪方法建立的地震砂土液化势评价模型，并给出了相应算法和流程。实例表明，应用投影寻踪方法来评价砂土液化势是有效可行的，且取得了理想的结果，也为地震液化可视化评价提供可能。     

基于距离判别分析方法的砂土液化预测模型及应用

基于马氏距离判别分析理论,分析了影响砂土液化的因素,选取平均粒径、不均匀系数、标准贯入击数、地下水埋深、砂层埋深、剪应力与有效上覆应力比、烈度、震中距等8个实测指标作为液化判别指标,建立距离判别分析模型对砂土液化进行预测。研究结果表明,距离判别分析模型预测性能良好,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。距离判别分析理论是解决砂土液化预测问题的有效方法之一,可以在实际工程中进行推广。     

最优化法在砂土液化势评价中的应用

探讨了应用Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ 最优化法评价砂土液化势的理论和原理,给出了相应算法和流程,并建立了评价模型,实例应用表明基于Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ 最优化法来判别及评估砂土液化势是有效可行的,且取得了理想的结果。     

沉积成层饱和粉土质砂振动孔压发展规律的试验研究

具有层状结构砂土的力学特性有别于纯净的砂土或含有一定细粒含量均匀混合砂土,利用自行制作的土样制备箱采用水中沉砂法制备沉积成层粉土质砂,通过动三轴液化试验研究这种沉积成层饱和粉土质砂的振动孔压发展规律。试验结果发现:对于沉积成层饱和粉土质砂,孔压一般达不到有效固结压力,仅为有效固结压力的70%~80%,而相应的轴向双幅应变可达到0.05左右;当围压为50 kPa时,其振动孔压发展模式可用反正弦函数表示;当围压为100,200 kPa时,其振动孔压发展模式都可用双曲线函数表示。     

液化判别的双曲线模型

基于国内外液化判别方法存在的问题,提出了一个双曲线形式的液化判别新模型。采用中国大陆以往156例液化数据完成了基于标准贯入试验的新公式构造,利用近来集集和阪神地震312例液化新数据进行了检验,并与现有规范方法和Seed方法进行了对比,结果表明：提出的双曲线模型和液化判别公式对不同地震烈度、地下水位和砂层埋深均有较好的适用性;新模型弥补了现有规范Ⅶ度下浅层液化（砂层埋深小于10 m）判别偏于危险的缺欠,对Ⅷ度和Ⅸ度下浅层土液化和非液化场地的成功率比现有规范表现得更为均衡;新模型可满足临界曲线浅层内快速变化、深层时明显变缓的客观实际要求,克服了规范Ⅷ度、Ⅸ度下深层土（砂层埋深10~20 m）判别严重保守的弊端;新模型具有渐近线形式,更符合实际情况,消除了Seed方法中标准贯入临界值随土层埋深增加先递增后递减的不正常现象。     

砂土振动液化危险性分析方法比较研究

 介绍了4 种砂土振动液化分析的概率方法: (1) 均匀泊松模型, (2) 综合概率方法, (3) 全概率公式, (4) 液化临界加速度法。后两种方法可直接应用地震危险性分析的成果, 减少了大量计算, 十分简便。算例分析结果表明,采用10% 的液化超越概率作为设防标准, 与目前常用的风险指数及常用的液化判别方法给出的结果相一致。