关于改进中国规范中土液化判别准则的建议

基于BP网络的人工神经元模型和可靠度理论,建立极限状态的抗液化阻力比函数和液化概率函数。沿用原抗震规范中液化标准贯入锤击数基准值概念,建立了简化的液化判别概率方法。该法以液化标准贯入锤击数作为估计液化势的基本依据。基准值是给定地面加速度、土层埋深、地下水位的液化临界锤数,也与震级大小和液化概率有关。为了对不同震级和土层中任一点进行液化判别,引入土层埋深水位以及震级大小对基准值的修正系数。为了方便工程应用,也给出了按地震分组的液化判别方法。     

简化的液化判别概率法

在本文中,液化极限状态函数和液化概率函数分别来自ANN模型分析和可靠度计算.根据这两个函数和Seed的地震应力公式,作者提出简化的液化判别概率公式N=αβN0.N是临界液化锤击数;N0是给定震级、加速度、概率水平、土层埋深和水位的标准贯入锤击数基准值;α为土层埋深水位修正系数,是埋深的非线性函数;β为基准值震级修正系数.该式简单实用,可用于液化风险决策.     

用椭圆法计算砂土液化可靠度

可靠度指数β二次式在原变量坐标空间几何上的椭球解释，使得用户无须进行求导等复杂的数学运算，就可用电子表格(Exel2000)规划求解软件计算可靠度指数和液化概率。本文根据我国建筑抗震设计规范液化标准贯入锤击数基准值，按设计地震分组分别给出了抗液化强度曲线和安全裕量方程：应用该途径对唐山地震数据计算了液化和未液化场地的可靠度和液化概率。椭圆方法是一种非常简便实用的途径，也可应用于其他工程可靠度的估计。     

土层地震液化的危险性分析

土层地震液化判别和危险程度分析是工程场地抗震稳定性评价及城市地震影响小区划的重要内容。为与以概率论为基础的结构可靠度设计方法相适应，本文提出考虑地震发生、传播及岩土参数不确定性的危险性分析方法，该方法不仅可以分析土层中一点的液化概率，同时也可以给出给定深度内土层液化危害程度的概率分布。     

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。     

液化后地面下沉量的估计

饱和砂样的室内循环试验表明,对于给定的相对密度,液化后重固结的体积应变随剪应变幅值的增加而增加,并且最后趋于最大体积应变.大量的液化砂层数据分析表明,绝大多数场地饱和砂层下沉的支配因素是最大体积应变.本文提出利用由试验所确定的最大体积应变和标准贯人锤击数间的关系来估计液化后地面下沉量的方法.用所建议的方法估计了13个液化场址的下沉量,所得到的估计值与野外观察的下沉量或地震灾害有较好的吻合.根据该途径所给出的地面下沉量可作为衡量场地可能出现液化的轻重程度,从而决策是否采取抗液化措施.     

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。     

北京地区钻杆直径对标准贯入试验击数的影响研究

《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)(2009版)中标准贯入试验设备规格要求钻杆直径为42mm,目前北京地区岩土工程勘察项目中越来越多地使用ф50型钻杆,得到的标准贯入击数直接进行地基土液化判别、地基土承载力确定和参数选取的真实性无法判断。本文通过在北京地区7个场地进行不同杆径的标准贯入试验对比研究,结果表明：钻杆长度为3.0～20.0m时,砂土中ф42型钻杆标贯击数与ф50型钻杆标贯击数比值为0.94～0.99,随着钻杆长度的增加,其比值由较大值向平均值倾斜;粉土中ф42型钻杆标贯击数与ф50型钻杆标贯击数比值为0.88～0.93,随着钻杆长度的增加,其比值向较小值倾斜;黏性土中二者之间的关系并不明显。对砂土地基进行液化判别时,当使用ф50型钻杆得到的标贯击数处于液化边界线附近且判定结果为不液化时,实际上存在液化的可能性,建议使用ф42型钻杆进行标准贯入试验和液化判定。本研究在北京地区尚属首次,对地区经验积累和指导工程实际具有现实意义。     

黄河三角洲饱和粉土层地震液化判别方法及液化特征研究

黄河三角洲地区存在大量的粉土层,在地震作用下可能出现液化破坏。根据不同的沉积历史选取4个典型研究区,通过现场标准贯入试验、静力触探试验和剪切波速测试等原位技术对黄河三角洲地区饱和粉土层的地震液化判别方法及其液化特征进行分析。结果表明,综合采用静力触探和标准贯入试验进行液化判别的方法结果较好;在黄河三角洲地区,地震液化破坏主要发生在埋深1～5 m的黏粒含量为10%～15%的饱和粉土层中,建议该地区粉土层的地震液化初判条件中考虑土层埋深的影响,同时对是否发生液化的临界黏粒含量百分率做适当调整。     

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。     

基于Monte Carlo的砂土地震液化危害概率分析方法

针对砂土地震液化危害具有随机性和不确定性,提出了砂土地震液化危害的概率分析方法,即用概率表示不液化、轻微液化、中等液化和严重液化,并给出了采用Monte Carlo法(蒙托卡罗法)计算液化危害概率的表达式。采用该方法对一算例进行了分析,认为概率分析方法能较清楚地反映液化危害程度。     

Liquefaction hazard mapping in the city of Boumerdès,Northern Algeria

The city of Boumerdès, located in Northern Algeria, was badly affected during the May 21, 2003 Zemmouri (Mw = 6.8) earthquake where extensive liquefaction has been reported. The aim of this paper is to assess and to map the liquefaction potential for Boumerdès. We collected and used data from 154 boreholes, 10 down-hole tests, 56 standard penetrations tests (SPT), and inventory of 35 water level points. This data has been analyzed in the framework of geographical information systems (GIS). We assessed the liquefaction potential index (LPI) by considering a seismic hazard scenario corresponding to a_max = 0.48 g calculated, using a probabilistic approach, for a return period of 500 years. LPI values have been correlated to compile the liquefaction hazard map that indicates the quantitative characteristics of the liquefiable layers and the induced disruption probability area. Results show that the main part of the city of Boumerdès belongs to a low liquefaction potential area except for a narrow corridor along the Corso waterway, where the liquefaction potential is moderate to high. The obtained results are compatible with the geological, geotechnical and hydrogeological susceptibility to liquefaction of the area. The results also show a good agreement with the observations made after the May 21, 2003 Zemmouri earthquake. The obtained liquefaction hazard maps may serve as useful tools for land management and planning in the city of Boumerdès and as an example of liquefaction hazard assessment that may be applied in other populated cities in northern Algeria’s seismic prone areas.     

对服役结构后续服役期内抗震设防水准的研究

提出评估基准期的概念,推导出烈度的超越概率与重现期、年平均发生率三者间的关系。按照等超越概率原则确定不同后续服役期内小震、中震和大震的重现期。借鉴地震危险性分析的最新研究成果,给出基本烈度的计算方法及其与多遇烈度和罕遇烈度的换算关系,并落实到地震影响系数最大值以便实用。最后结合具有代表性的算例进行了说明。     

Probabilistic assessment of earthquake insurance rates for important structures: Application to Gumusova–Gerede motorway

A probabilistic model is presented for the assessment of the earthquake insurance rates for important engineering structures, for which the seismic losses could be quite significant. The proposed model is used to estimate the earthquake insurance premiums for the structures taking place in the Bolu Mountain Crossing in the Gumusova–Gerede motorway Section, Turkey. The model requires two types of studies, namely: seismic hazard analysis and estimation of potential damage to structures based on damage probability matrices (DPM). The computations are carried out according to the proposed model by using the seismic hazard results and the best estimate DPM’s developed in the study and the annual pure risk premiums are obtained for the different components of the motorway system by making a distinction between sections completed and sections under construction.     

Evaluating the safe interim use of seismically deficient buildings

How long can a seismically deficient building be used until the seismic risk becomes too high to be acceptable? A model interim use plan is developed with requirements to abandon the building if retrofit is not completed in the use period. Acceptable seismic performance is keyed to American Society of Civil Engineers (ASCE) 41 levels. The acceptable occupancy or use period is limited to that which results in the same probability of performance as stated for an ASCE 7‐16–compliant building, except that the total risk in the use period is due to all possible earthquakes impacting the site, not just the maximum considered earthquake. The Thiel–Zsutty damage model is used to determine the probabilities for assigned threshold ranges where unacceptable performance can occur. Other response prediction models can be used if they provide an annual probability of a given performance level exceedance. Example applications are given for both marginally and highly deficient buildings located at 17 national sites in high and moderate seismic hazard regions and include ASCE 7 Risk Class I–IV buildings. This approach may be applied to any risk decision‐making issue for which there is an annual probability of damage exceedance.     

基于条件谱记录选取的工程需求概率危险性计算方法

传统云图法和条带法计算工程需求概率危险性曲线(EDHC)时,存在地震危险性水平不可控、理想假设过多和计算成本较大等弊端。在第三代性态地震工程的框架思路下,对现有条带法进行改进,以条件目标谱作为记录选取依据,得到了考虑场址地震危险性特征的EDHC改进计算方法。采用自振周期约为1.0s的10层钢筋混凝土平面框架作为结构算例进行验证。以中国某场址地震安全性评价实例为设定地震解耦依据,构建不同场址地震动危险性水平下条件周期T=1.0s的条件目标谱簇。在进行多危险性水平下的记录选取后,采用改进条带法计算目标结构最大层间位移角和顶层位移的EDHC曲线。与传统云图法的计算结果对比表明,云图法的诸多假设在高地震动输入水平下并不严格成立,最终导致EDHC曲线在年超越概率不大于2%时被显著高估。而采用改进条带法的计算结果表明,即使采用与结构自振周期相关性较弱的0.01s作为条件周期进行后续调幅和选波,与基于Sa(T=1.0s)的EDHC计算结果依然可以保持较好一致性。研究结果证明：该方法可以控制各调幅条带下记录的地震危险性水平一致,且与选择的地震动强度指标无关,可以在计算工程需求概率危险性时合理考虑目标场址的地震危险性特性。     

震损建筑抗震鉴定加固中地震作用取值研究

在震损建筑抗震鉴定加固中,有关地震作用取值如何调整是值得深入研究的问题。以均匀Poisson过程描述地震的概率模型,以极值分布反映地震作用的概率分布,给出了地震烈度、地面峰值加速度与水平地震影响系数最大值之间的换算关系及其危险性曲线公式;阐释了等设防烈度原则、等超越概率原则和等重现期原则的基本原理;列出了震损建筑的几种分类方法及类别。基于震损建筑的后续使用年限,提出采用等重现期原则调整其地震作用取值的办法,并列出了具体的计算步骤。研究表明：相比等设防烈度原则和等超越概率原则,等重现期原则更为合理地反映了震损建筑在后续使用年限内遭遇相当设防烈度地震的风险概率,因此更适用于震损建筑抗震鉴定加固中地震作用取值的调整。     

基于地震危险性特征分区的建筑物地震保险费率

按照地震危险性特征进行分区,同时考虑结构类别来规定多种地震保险费率的做法是目前国外地震保险业的主要方法,我国在这方面做得还不够.本文提出利用烈度的极值Ⅲ型概率分布函数中形状参数k将我国划分为3个危险性不同的特征区域,将城市结构按照类型划分为4类、农村结构划分为2类,从而可以厘定多组地震保险费率.结果表明,在基本烈度和结构类型相同的情况下,不同危险性特征区内的地震保险费率差别非常大,在全国范围内采用统一费率是不合适的,不能真正反映所在地区不同地震危险性的差别,在地震危险性特征分区的基础上厘定建筑物地震保险费率是十分必要的.