基于我国规范参数的土层液化可能性评价方法研究

发布时间：2020-09-22 08:57

　　我国工程建设发展迅猛,建设韧性城乡也已成为我国防灾减灾设定的目标。液化问题作为防震减灾工作的重要一环,在我国工程建设和防灾减灾事业中有重要的工程价值。但是,我国现行规范中推荐的液化判别方法形成于40年前,方法拟合样本老旧、缺乏概率意义,已经难以满足当前工程需求。国外方法与我国地震动参数提供方式不接轨,与我国工程习惯不符,无法在国内应用。发展适于我国国情的液化可能性实用评价方法应是研究目标之一。从工程实用角度,完成土层液化可能性评价工作中,所需参数越少越好。仅采用最主要的参数和最简单的方式,在保证工程精度的条件下,完成土层液化可能性评价,应是研究工作追求的重要目标之一,同时成果也有助于提高对土层液化本质和影响因素的认识。随着机器学习技术的迅猛发展,以及液化调查样本的不断积累,使得采用最主要的参数和最简单的方式,实现土层液化可能性评价成为可能,但这方面的研究成果目前尚少。基于以上现状,本文的研究目标是为我国工程建设提供实用性的土层液化评价方法。其实用性主要体现在三点:一是判别指标选取与我国现有地震动参数匹配,并与我国现有工程习惯接轨;二是将现有规范确定性方法发展成概率方法;三是寻找最主要的参数和最简单的方式,完成土层液化可能性评价工作。基于以上研究目的,本文的研究主要有如下几个方面:1.基于现有国际上公开的震后调查数据,构建了液化土层实测剪切波速样本库与标贯样本库。以两个样本库作为数据来源,采用Logistic概率回归方法,分别建立了基于我国规范地震动参数的剪切波速和标贯两种液化概率计算方法。给出了指定概率水平下的临界值计算公式,为我国相关规范修订和工程使用提供了支持。2.基于机器学习,对液化影响参数重要性排序进行研究。在此基础上,分别建立了基于地震动峰值加速度a_(max)、剪切波速V_s和基于a_(max)、标贯N_m的液化可能性双参数分级准则。该准则构成简单,整体判别正确率达80%以上,为液化风险评估提供了十分简单的方法。3.在液化影响参数重要性排序研究的基础上,基于基尼指数,提出了土层液化判别标贯阈值法,即仅以饱和土层实测标贯值就可判别其是否液化的简化方法。在不同设计加速度区间,本文提出相应的标贯阈值,并对标贯阈值的可靠性进行检验。4.整理了同时具备剪切波速与标贯数据的双参数场地样本集,对双参数样本集中的典型场地进行了分析。将本文剪切波速和标贯液化判别方法及NCEER推荐的剪切波速和标贯液化判别方法进行对比,对以上方法的一致性进行了研究。
【学位单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU435
【部分图文】：

日本北海道,新西兰,震害,札幌

图 1.1 2011 年新西兰 Christchurch 地震液化震害2018 年 9 月 6 日，日本北海道发生 Mw6.9 级地震，震中位于人口与建筑物密的札幌市区附近。本次地震导致札幌市区发生了严重的地震液化现象：硬化路面陷，房屋整体倾斜并陷入喷砂中，汽车被液化土吞没，地下埋管破裂等，如图 1.

日本北海道,震害,汽车,路面

018年日本北海道地震液化震害（路面因液化而塌陷，汽车被吞没）

整体倾斜,日本北海道,震害,喷水

-2-图 1.3 2018 年日本北海道地震液化震害（民居整体倾斜，喷水严重）上两图中所示，地震发生后，房屋整体结构保存较为完好，但土层液化使地效，房屋整体倾斜，且部分液化严重的场地变得极为松软，救援设备难以进入

【参考文献】