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大连房产证样本：如何计算饱和碎石土地震液化

饱和碎石土地震液化科研方法简介

时间：2006-12-13

简介世界各地的研究人员在碎石土液化原理、影响因素和判断方法等领域进行了进一步的科学研究，取得了一定的成果。本文总结了常用的碎石土液化判断方法，讨论了其优缺点，重点介绍了新的碎石土液化判断方法的科学研究动态性。

【关键词】饱和状态碎石土液化；驱动力分析方法；数据可视化评价指标系统；神经网络算法；BP算法

1碎石土地震液化的实际意义

1960自2000年以来，全球地震主题活动经常发生，特别是1964年日本新腹泻地震和美国阿拉斯加地震引起的饱和状态。砾石土液化和路基无效，导致结构规模破坏。地震引起的砾石土液化，使部分路基缺乏承载能力，导致地基沉降不平衡，导致房屋开裂或倾斜，甚至使路基和护坡移动，房屋倒塌，给人类文明造成巨大灾难。因此，进一步深入分析砾石土液化原理、影响因素及其对土壤工业基地液化和损害水平的准确判断似乎尤为关键。

2定义碎石土液化

液化一词的定义很多，略有不同，但正常情况下不会有矛盾。例如，1978年英国工程造价工程师研究会土动力学模型联合会对液化一词的概念是液化-将所有化学物质转化为液体的效果或整个过程；英国SeedH.B.土壤液化的概念设计是最高值循环系统的地应力比（最高值循环系统的地应力比与原始合理控制的工作压力之比）达到100%的原始液化；王文韶对无粘土液化的定义是化学物质从固体状态向液体状态转化的行为性能和整个过程，称为液化。宏观经济主要表现为土类似液体。土壤液化的关键是在饱和状态下产生无粘土或稍粘土。在无排水管标准的情况下，在重复或单位负荷的作用下，超地应力增加，合理的内应力减少，抗拉强度降低甚至消退，从固态变为液态。

3碎石土液化研究现状

3.1振动液化的原理

路基液化的冲击早已为人们所熟知。显然，液化的宏观经济标志是洒水砂和房屋建筑严重的基础沉降和不平衡。然而，对液化原理的理解有两种明显的差异。

一种观点从液化的压力情况考虑，液化标准为土的反向合理内应力σ′=0，土壤没有能力抵抗切割。这类见解以Seed这意味着。当土壤在动态荷载作用下的任何时刻逐渐发生这种内应力时，即土壤实现了原始的液化。此后，在来回荷载的持续作用下，原始液化轮流发生，主要表现出土文物的来回活动，使土壤的动态慢慢积累，最终发生土壤的整体抗压强度损坏或超过特定允许值的变形失衡。这种整个过程都需要原始的液化，否则就不容易发生液化损伤。从这一观点来看，液化分析将重点关注明确饱和状态碎石实现原始液化的概率和类别，同时根据原始液化点或类别中的土壤具有零抗压强度值，分析土壤的内应力、应变力及其可靠性。

另一种观点是，从土壤偏移和变形的角度来看，没有必要达到原始液化的内应力标准。由于结构破坏和孔压升高造成的土壤高度和低度，以及液化的流动性破坏，我们认为土壤已经液化基于Castro,Robertson等人为因素意味着。在这种观点中使用Casagrande临界值孔隙比ecr(ecr它是指剪切过程中无剪切、无剪切孔隙比的定义，将土壤分为剪切土和剪切土，并指出了稳定变形和稳定抗压强度的定义。所说稳定形变就是指土在一定常反向合理内应力和一定常剪切应力功效下造成的常容积和常速率持续形变的情况(即流动性形变)，这时的剪切应力即稳定抗压强度。Casagrande在预压不排水管道三轴试验中选择定载(dead-loadincrements)由于主要情况不同，这种流动性破坏有不同的形状，在实验室中观察到了流动性结构的情况。

3.2影响碎石土液化的因素

土壤在振动作用下是否液化，关键与土壤特性、大地震前的内应力、振动特性等原因有关。具体来说，它可以简单地分为两个内部原因和诱因。胡定和张利明将祖先的科研成果列入下图，对土壤液化的知识要素进行了全面总结。土壤条件、排水管道标准、基桩标准为内部原因，驱动力标准为诱因。

图1液化影响因素(胡定和张立明1991)

从图1可以看出，影响路基液化的因素很多，研究表明，许多因素对路基液化的危害是相对较高的最佳控制。目前，很难用统计分析、简化实体模型、单弹性材料基础理论或可塑性基础理论，甚至包括弹性塑料基础理论来准确判断路基液化和影响水平。

3.3无粘性土液化判别及伤害水平点评方法

液化判断是指路基是否产生液化，液化损伤水平是指路基的液化水平。传统的液化评价和影响水平评价方法主要是在宏观经济自然灾害材料、现场试验和室内试验中基本总结、分析和统计分析的规律性。目前，液化损伤水平评价的定量分析公式较少。常用的方法包括液化指数值法、概率计算法及其振动值或集成谱地震烈度比法，以综合评价液化水平[20]。世界各地使用碎石土液化的各种判断方法。然而，由于破坏碎石土液化问题的多样性，每种方法都有一定的应用范围和局限性。

传统的土液化判别方法可概括为现场实验、室内试验、工作经验比较[3]、驱动力分析四类。

(1)现场试验方法

其判断方法的基本概念是：在宏观经济地震液化和非液化地区，根据现场试验测量判断指标值的数据信息，根据分析、统计分析和总结，创建与宏观经济自然灾害材料的关系，获得经验公式定律或液化交界线来判断液化是否。主要包括临界值击数法的标准化（SPT）、静探法（CPT）、切割波速法、瑞利波速法、动能判别法。

这种方法更生动，可以考虑几个有害饱和状态碎石液化的因素，许多建筑抗震设计规范都选择这种方法；防止房间试验中土壤世界样振荡等问题，具有较强的实用价值和稳定性。但也有一些缺点：

首先，必须有大量的地震现场统计分析样本，各种土壤液化现场试验数据信息总数仍然很少。例如，虽然切割波速法具有物理意义建立、波速值离散性小、预测分析稳定性高、重复性好、合理性好、速度快等优点，但在以往的一些地震现场材料中没有切割波速的记录。

二是路基液化研究材料多在任何地方获得，一般说这种方法适用于任何地方的液化判断。

第三，这种方法在地震现场创建的液化案例基本上是区域性的，实用性不理想化，在某些地方使用不同土层或不同地震烈度时精度不高。

(2)房间内试验方法

该方法根据室内试验模拟现场标准明确了土壤的抗液化抗压强度。同时，用设计方案的地震数据计算地震内应力指标值，并比较两者的尺寸来判断液化是否。科研人员选择的关键房间试验包括：各种循环系统三轴缩小试验、共振柱试验、循环系统切割、循环系统扭转、振动平台、离心脱水机实体模型试验。这种方法Seed和Idriss明确提出的抗液化剪切应力法是指根据其主要观念明确提出的一系列改进方法和其他判断方法。

该方法主要用于判断中大型建筑路基中和土工试验结构中饱和砂的液化。可根据建筑物的主要外观、场所边界、排水管道标准在生物实验室进行模拟，并根据实际工作经验进行调整。该方法具有抽样困难、内应力释放和试件内应力与土基础差异较大的缺点。因此，试验的主要参数明确，如何更好地模拟土壤的施工现场条件是提高室内试验方法判断可靠性的重要因素。

(3)工作经验比较

根据宏观经济冲击总结的工作经验，明确提出了液化判断规范。Seed以及水利水电工程地质勘探单位提出的密度判别法。

(4)驱动力分析方法

驱动力剖析方法关键有等效电路线形总内应力驱动力分析方法和合理内应力驱动力分析方法[1]二种。前者不考虑地应力的增加对土壤驱动力特性的危害，而后者则相反。为了更好地考虑土壤的最佳控制特性，关键是选择有限元原理来评论土壤液化特性的驱动力分析方法来解决这些问题。

驱动力分析方法适用于任何地方，也适用于区分关键建筑路基中和土工试验结构中饱和土壤液化（土壤压力和几何图形边界复杂，必须进行独立的试验科学研究和计算分析）。充分考虑了大地震驱动力特征、地貌地质环境标准、负荷效应、初始条件等因素的危害，也可以科学研究大地震的整个过程和液化区的产生和发展趋势。

然而，驱动力分析方法必须通过房间试验来确定土壤的主要驱动力特性参数及其复杂的估计和分析，因此在实际项目中使用较少用较少只适用于一些重大项目[2、15、16]。

4碎石土液化科学研究新方法的动态性

随着高性能计算的快速发展和数学课基础理论的完善，现阶段出现了一些根据严格的数学课法[2]。中国科学院机械基础研究室路基研究室选择最佳控制的判断函数公式进行分析，创建了多种统计分析方法的液化潜力公式计算；选择模糊层次综合评价方法进行液化判断，如模糊聚类分析[5]、模糊概率计算[6、7]。该方法必须对每个选择指标值给予不同的权重值，该指标包含主观和随机性，导致结果失帧；根据饱和砂系统中的部分内部结构信息内容，一些未知的灰色系统，反映液化概率的指标是根据一些灰色数量的基本原理进行计算和研究。采用灰色理论进行预测分析。当原始记录编码序列波动较大，信息内容过度分散时，预测分析的精度降低；选择基因突变基础理论对地震液化材料进行结构化分析。此外，还有一些基础。GIS碎石土液化数据可视化评价指标体系和神经网络算法（ANN）下面将详细介绍评论方法。

4.1根据GIS碎石土液化数据可视化评价指标体系

地理信息系统(GeographicInformationSystems通称GIs)它是一种具有存储、管理方法、分析、显示和应用空间信息的计算机软件。它是研究和解决大量自然地理数据信息的常用专用工具。近几十年来，它取得了令人震惊的发展趋势[89]。它的主要用途非常普遍。在这个阶段，有些人依赖它GIs该平台对碎石土液化数据可视化评价指标体系的开发设计进行了研究和讨论。

其基本思路是：创建空间数据库，用于存储和管理方法来调查点土的各种特征数据信息SPT与CPT数据、房间三轴试验、地震布防水平、地形地貌、地质环境、结构等特征数据信息；建立碎石土液化评论分析方法；利用空间数据库相关数据信息，根据物理模型区域、灾难评论和预防解决，最终产生数据可视化。

利用电子计算机完成碎石土液化的大数据可视化
化和剖析成效数据可视化，并且信息内容丰富多彩、方便使用、易用性好;碎石土液化点评的分析法