反应位移法中剪切波速的确定研究

地下结构抗震专项论证是地下结构设计的一个重要组成部分,通常采用反应位移法进行抗震计算。反应位移法中与抗震设计有关的3个因素分别为剪切力、惯性力、相对位移。而剪切力是由剪切波速决定的,但剪切波速的确定未明确具体规定和方法,如何进行剪切波速的确定,对抗震设计有重要影响。通过场地土层等效剪切波速法、加权平均值法、单层岩土层法分别进行剪切波速的确定,采用反应位移法计算分析3组弯矩值、剪力值、轴力值,分析表明采用反应位移法进行抗震计算时,剪切波速通过场地土层等效剪切波速法确定更合理,研究成果为地下结构抗震设计中剪切波速的确定提供了依据。

盐城市城区土层剪切波速与土层深度相关性分析

剪切波速是评价土体力学性质的一个重要参数。为分析盐城市城区土层剪切波速与土层深度之间的相关性。收集了盐城市城区场地地震安评和区域性地震安全性评价工程中384个钻孔29925条剪切波速,对剪切波速度与土层深度数据进行处理,采用线性、多项式及幂函数3种模型对4类土剪切波速随深度变化进行回归分析,给出了4类土剪切波速随深度变化的三种关系式及相应的回归参数。将三种模型计算得到的剪切波速预测值及实测值进行对比分析与检验。结果表明,盐城市城区土层的剪切速度随着土层深度的增加而增加,拟合优度均在0.80以上,Ⅲ类场地粘土的相关性系数达到0.949;给出的各类岩土体的剪切波速与土层深度经验关系模型较为可靠,预测精度均较高。研究结果可供盐城城区无场地剪切波速数据时参考使用。

基于剪切波速的砂土液化临界公式

利用Kayen等收集的地震现场液化资料,以双曲线和幂函数为基础,提出了基于剪切波速的砂土液化临界公式。将临界公式和国内3种代表性判别方法对比分析,检验其液化判别效果。通过振动三轴液化试验,验证了液化临界公式下延至深层的适用性。结果表明:临界公式优化了判别成功率,其液化判别成功率达95%以上,非液化判别成功率可接受,同时避免在低烈度不安全而高烈度过于保守等现象。试验验证了本文临界曲线判别深度可下延至20 m以深。临界公式可作为现行规范的一种补充性和替代性的液化判别方法。

长春市某建筑场地地质勘察及剪切波速特征研究

以吉林省长春市某拟建项目为研究对象,基于相关技术规范,采用钻探取样、剪切波速试验等方法进行工程地质勘察。查明场地范围内地层岩性分布和水文地质条件,确定地基承载力特征值,判定土层渗透系数、场地土的类型和液化程度等;利用4种常见函数模型,针对不同土体甄选出精度较高的拟合函数,为场地周边区域建设剪切波速的验证和预测提供参考;根据场地工程地质条件,结合拟建筑物的特性,提出基础设计及施工方案建议。

山东地区场地剪切波速经验外推模型及其适用性

场地剪切波速是进行场地分类和定量估计场地对地震动影响的重要参数,在工程抗震设防和震后震害快速评估等方面具有广泛应用。文中利用山东地区1336个工程场地的剪切波速剖面数据,分别基于常速度外推方法、速度梯度外推方法和条件独立方法建立了山东地区场地剪切波速V_(S20)和V_(S30)的经验外推模型。研究结果表明,常速度外推方法对较浅的钻孔进行波速外推时会产生明显的低估,且预测误差较大。速度梯度外推方法的拟合结果表现出明显的区域性特征,山东地区的V_(S30)预测结果与美国加州和北京平原地区的结果相比,总体上较为接近,但明显低于日本地区。综合考虑建立的3种区域外推模型的精度和预测误差,文中建议优先采用基于条件独立方法建立的山东地区的V_(S20)和V_(S30)经验外推模型,获得的波速外推结果可以较好地为山东地区场地分类提供依据。

基于剪切波速的砾性土液化概率计算的中国方法

砾性土地震液化风险评价是我国工程防震减灾面临的新问题,原位剪切波速试验是具有普适性的技术手段,但现有方法不适用于中国。建立中国模式下基于剪切波速的砾性土液化概率计算新方法,并与已有的基于地震循环剪应力比CSR(cyclic stress ratio)理论建立的CYY(Cao,Youd and Yuan,简称CYY)计算方法进行对比。采用实测数据和不同概率下液化临界线模型的对比分析表明,所提出的中国模式基于剪切波速的砾性土液化概率计算新方法,解决了CYY方法不适用我国的问题,且模型构造较CYY方法先进,克服了CYY方法难以兼顾不同砾性土层埋深和不同地震动强度的缺点。无论是退化为概率0.5的确定性判别结果,还是实测数据下液化概率计算的可靠性,本方法均优于CYY方法。提出的公式已被具有我国样板规范性质的《建筑工程抗震性态设计通则》修订版采纳,可为相关规范修订及工程应用提供指导与技术支持。

榆林地区岩土体剪切波速与埋深的相关性分析

岩土剪切波速是地质工程、地震工程和工程勘察领域需要涉及到的重要参数之一。以榆林地区218个钻孔数据为研究对象,定量研究了榆林地区Ⅱ类场地常见的6种土类的剪切波速和埋深的关系,通过最小二乘法优化参数,并以拟合优度、根均方误差与中值误差作为评价指标,给出推荐的函数模型和适用范围,并以两个工程场地实测钻孔为例对比了两个常用模型,验证了本文模型的可靠性。结果显示:研究区各类土的剪切波速和埋深都呈较为明显的正相关,不同岩性的埋深和剪切波速的相关性规律应该具体问题具体分析;经过对模型参数优化并对比三种模型评估指标,可知用三次多项式表达更为合适。该研究成果有助于更好的理解岩土体剪切波速和埋深之间的关系,为榆林地区工程项目建设提供参考。

常规土类剪切波速与埋深经验公式的可靠性评价

国内常规土类剪切波速与埋深的统计关系公式(刘红帅等《常规土类剪切波速与埋深的关系分析》一文中,表2—5中的幂函数和一元二次函数模型公式)作为全国性经验公式,已成为地区经验公式检验对比的重要参考,但缺乏较系统的可靠性评价。为此,选取国内典型地区(北京、鲁西、成都、天津、常州、武汉6个区域)的剪切波速与埋深的统计经验公式,检验全国性常规土类剪切波速与埋深经验公式的可靠性。结果表明:幂函数模型预测的剪切波速随深度增大而增大,符合定性认识,而一元二次模型有可能出现不合理的回弯反常现象,不应继续采用。全国性剪切波速经验公式在不同地区的预测精度差异显著,在大多数地区对于绝大数土类预测的相对误差总体在±20%以内,在少数地区对于大数土类预测的相对误差超过±20%,仅在近地面20 m内的相对误差较大,最大可达40%左右。建议优先选择适合当地的剪切波速经验公式;当缺乏本地公式,需选用全国性剪切波速幂函数型经验公式时,应先经过本地实测资料检验确认后方可使用;20 m范围的剪切波速最好以实测为准,这有助于降低全国性剪切波速经验公式带来的显著误差。

天津市平原地区土层剪切波速与埋深间的关系

天津市位于渤海湾区,土层以细颗粒物为主,易发生地基失效和不均匀沉降的地震地质问题。利用天津市平原地区积累的钻孔剪切波速资料,定性分析了剪切波速与土层深度的关系。分别对天津市平原区不同沉积区域的粘土、粉土、中细砂三种土类运用多种函数拟合模型进行统计回归。结果显示:天津市土层剪切波速与埋深存在显著的正相关关系,二次多项式函数拟合模型更适合用于该地区的剪切波速预测。天津市平原区的第四系地层沉积特征与剪切波速结果相关性明显,显著影响预测模型的拟合优度。最后经过可靠性检验表明,区分土类与不区分土类预测结果的平均相对误差均在10%以内,在土类未知的情况下,使用不区分土类的拟合关系式进行剪切波速的预测可以获得较为合理的可靠性结果。

基于BP神经网络的场地等效剪切波速变化预测研究

利用日本KiK-net台网提供的407个台站的30952条地震动记录,提出了一种基于BP神经网络的场地等效剪切波速比变化预测模型。模型采用了均方误差函数及Adam优化算法,由3个输入参数、5个隐藏神经元及1个输出参数组成。输入参数为地面峰值加速度PGA、Arias烈度I_(a)及场地剪切波速V_(S30),输出为场地等效剪切波速比(V_(S r))。研究结果表明:该神经网络模型残差对于各输入变量整体呈现出无偏的特性,在大部分的软硬场地中均有较好的预测性能,该模型预测得到的PGA关于V_(S30)的相关系数曲线与用传统的最小二乘法回归得到的函数曲线相比,其相关系数有更好的表现。该模型预测曲线显示,B类场地在PGA达到175 cm/s^(2)时,场地剪切波速下降5%,D、E类场地在PGA达到140 cm/s^(2)时,场地剪切波速下降5%,多数场地的非线性阈值为50~100 cm/s^(2)。PGA在该网络模型中占据着较高的权重,为场地等效剪切波速变化的最主要控制参数。该网络模型捕捉到场地等效剪切波速比随PGA的增大有下降的趋势,而较为松软的D、E类场地受PGA影响更大,下降幅度更大。

基于V_(s30)和场地沉积层厚度的双参数剪切波速预测模型

场地土波速剖面是地震工程研究中的重要基础资料.本文基于371个KiK-Net台站钻孔资料,借助机器学习方法,统计分析了浅地表场地平均剪切波速Vs30和场地沉积层厚度Z1.1与场地土剪切波速剖面的相关性,建立了考虑浅地表波速特征参数和场地沉积层厚度的双参数剪切波速剖面预测模型.利用实际钻孔数据对模型预测的可靠性进行了检验,并采用138个美国西部剪切波速剖面数据对模型的泛化能力进行了检验.结果表明,相比于传统单一参数波速剖面预测模型,本文模型针对深厚沉积层场地具有更好的预测效果.

昆明盆地常规土类剪切波速与埋深的关系研究

依据昆明盆地地震安全性评价中场地钻孔剪切波速资料,用最小二乘法和非线性回归法探讨了昆明盆地6种常规土类的剪切波速与埋深的关系;推荐给出常规土类剪切波速与埋深的线性模型、幂函数模型、一元二次多项式模型和复杂函数模型的统计经验公式,最后利用新建工程的钻孔剪切波速实测值检验上述推荐模型。结果表明:昆明盆地常规土类剪切波速与埋深存在较强的相关性,且随埋深的增大,样本离散程度也随之增大;文中各个模型的拟合值非常接近实测值,误差百分比很低,模型合理可靠。研究结果可为昆明盆地地区钻孔剪切波速的相关工作提供参考。

渭南市区剪切波速与土层深度关系统计研究

基于渭南市地震小区划、区评和各类安评共260个钻孔的实测剪切波速资料,采用一次函数、二次多项式和三次多项式模型,按照场地类别对该地区常见土类剪切波速与深度之间的关系进行统计回归,通过对比拟合优度值得到最优拟合回归关系式为三次多项式模型。将预留钻孔的预测波速与实测波速进行对比验证了最优模型的预测精度,同时研究了岩土类型和场地类别对模型预测精度的影响,结果表明区分岩性和划分场地类别能在一定程度上减小预测波速的相对误差,提高模型的预测精度。以黄土、粉质粘土为例,将推荐模型和同为黄土场地的文献模型分别得到的波速预测值进行对比,表明剪切波速与土层深度统计关系模型具有明显的区域特性,岩土类型和深度对模型的区域适应性也有一定影响,实际工作中无法获取剪切波速实测资料时,应优先选用本地区的统计模型。

土层剪切波速与特性参数的灰色关联度分析

根据镇江地区沿江低山丘陵城市的地质环境特点,将该地区的土层归纳为四种典型土层,针对该四种典型土层,采用灰色关联度分析法分析深度、含水率、压缩模量等物理力学参数与剪切波速的关联度,得出该地区典型土层的深度和物理力学参数与剪切波速的关联度顺序,其中,软黏土层的压缩模量与剪切波速的关联度最大,其他土层中与剪切波速的关联度最大的参数为深度。

剪切波速测试技术在岩土勘察中的应用

在建筑工程的岩土勘察中运用剪切波速测试技术,能准确地获得场地类型和建筑场地分类所需的数据。在介绍剪切波速测试的基本原理及不同测试方法的基础上,结合海南省某重点驿站工程项目,对剪切波速测试技术的具体应用进行分析。应用结果表明,这项技术可以有效快速地获得场地土层的剪切波速度参数,为工程场地类别评定、基础设计选择等提供依据。

剪切波速测试值差异性特征及对场地类别划分的影响研究

剪切波速测试是评估场地土层特性及其对地震波传播影响的关键手段,其测量值的差异性特征对场地类别的划分具有显著影响。通过对青岛某码头工程的岩土工程进行勘察,采集了剪切波速测试数据,并分析了各测点的频率分布形态特征以及正态检验,以确保数据准确性。研究结果为工程设计提供了科学依据,强调了在场地评估中剪切波速差异性的重要性,为工程实施提供了有益的技术支持。

基于瑞雷波法的都江堰市区场地剪切波速结构

场地剪切波速是建筑抗震设计中不可缺少的基础资料。因此,本文通过多道面波法对都江堰市区进行了剪切波速调查,为都江堰市区的建筑抗震设计及汶川地震的进一步研究提供基本数据。文中利用多道面波分析方法在都江堰市区(E:103°35’～103°41’,N:30°57’～31°02’)布置了35个面波测点进行场地剪切波速结构和覆盖层厚度的调查,测点间距约2 km。获得了都江堰市区场地等效剪切波速(VS20)和场地覆盖层厚度分布。结果显示,都江堰市区的等效剪切波速介于267m/s与389 m/s之间;覆盖层厚度在6～20 m之间。另外,本文利用欧美规范的方法计算了都江堰市区的5 m至20 m的平均剪切波速(TAV),通过对比各个深度的平均剪切波速发现,各个深度的平均剪切波速和VS20具有较高的线性相关性。利用这一特征,本文建立了都江堰市区利用不同深度的平均剪切波速估计VS20的经验公式(VS20=(a±Δa)+(b±Δb).VSz+σ)。利用这一经验关系式可以在都江堰市区钻孔深度或其它测试深度达不到20 m的情况下估计VS20。

基于SCPT技术获取土层剪切波速的研究

静力触探波速测试技术(SCPT测试技术)可在测出土层比贯入阻力(PS值)的同时,又可以测出土层的剪切波速(Vs值)。文中通过将SCPT测试技术在上海某工地的勘察项目进行实地测试后,首先将SCPT静力触探测试结果与传统钻孔分层结果、CPT测试结果进行对比,探究SCPT技术静力触探功能的准确性;其次将SCPT波速测试结果与钻孔波速测试结果进行对比,探究SCPT技术波速测试的准确性,并重点分析SCPT波速测试代替钻孔波速测试的可行性。结果发现:(1)SCPT测试与传统钻孔对比,两者土层分层结果几乎无差异;与常规CPT测试对比,SCPT测得的比贯入阻力值与场地平均值相吻合,这说明SCPT测试作为常规静探功能使用时,其准确性是不受任何影响的。(2)SCPT测试与钻孔波速测试对比,两者的层波速测试结果有0~25%的差异但均在规范规定范围内;两者20m范围内等效剪切波速有1~7%的差异,但场地类别判别结果完全一致且与上海地区工程经验一致,这说明SCPT测试作为波速测试功能使用时,其测试结果是准确的。文中的研究内容不仅填补了SCPT技术在上海地区应用的空白也说明SCPT测试结果是可靠的,可满足静力触探和波速测试的生产要求。

两种土样剪切波速测试方法的对比试验研究

扭剪波传感器是一种刚刚兴起的土样剪切波速测试装置。将扭剪波测试方法与弯曲单元测试方法通过试验进行了对比,对比结果表明:无论对于粘性土还是砂性土,弯曲单元方法测试结果比扭剪型剪切波速传感器测试结果偏低20%左右。然后用理论剪切波速已知的有机玻璃棒对扭剪型剪切波速传感器的测试结果进行了验证,发现该方法测试结果与理论值相差仅1.2%。这表明用扭剪波测试土样的剪切波速是一种更加可靠的方法。

山东地区等效剪切波速与30 m等效剪切波速转换研究

为实现等效剪切波速向30 m等效剪切波速的转换,根据覆盖层厚度的不同,分两种情况对山东地区等效剪切波速(V se)向30 m等效剪切波速(V S30)的转换进行了研究。当覆盖层厚度≥20 m时,通过最小二乘法拟合V se和V S30的对数线性关系,并与前人的研究结果进行对比。当覆盖层厚度<20 m时,采用基岩剪切波速拟合法:首先拟合基岩剪切波速与基岩深度的多项式关系式,然后推导V S30与等效剪切波速、覆盖层厚度、剪切波在基岩内的传播时间的关系式。对基岩剪切波速拟合法的V S30计算值进行验证,相对误差分布于区间[-2.89%,5.26%],相对误差绝对值小于3%的数据占比为87.5%。可见考虑覆盖层、基岩差异的基岩剪切波速拟合法是可行的。