基于BP神经网络的饱和砂土液化判别方法

基于唐山地震中大量的砂土液化现场实测资料,选取描述地震动特性的烈度、震中距、地面峰值加速度和描述砂土层埋藏环境条件的地下水位、标贯点深度(土层深度)、上覆非液化覆盖土层厚度、有效覆盖压力,以及表示砂土自身属性的标准贯入锤击数、平均粒径、不均匀系数、修正标贯击数共11个指标的不同组合作为输入变量,采用快速BP算法和LM算法构造了饱和砂土液化判别的BP神经网络预测模型.通过所建网络模型的训练、验证和应用,结果表明:(1)所建14个BP神经网络模型都是有效的,液化判别的准确度与模型输入变量的不同组合有关;(2)增加网络模型的节点(考虑因素较多)并不一定能够提高BP神经网络模型的液化判别准确度,反而增加了BP神经网络模型的复杂性和学习时间;(3)两种算法的BP神经网络模型都有很高的液化判别准确度,LM算法的计算速率要比快速BP算法快得多,但在计算过程中需要更多的内存,建议采用LM算法;(4)采用所提BP神经网络模型的权值与阈值进行其它预测样本的液化判别时,判别结果可能偏于保守;(5)从影响砂土液化的主要因素、获取指标难易程度考虑,在与<建筑抗震设计规范>砂土液化判别公式考虑指标一致的情况下,建议采用BP神经网络模型M4或M5a,该模型简单、方便,且其预测准确度远高于<建筑抗震设计规范>的砂土液化判别准确度.     

GIS环境下大区域工程场地地震液化势的二维概率评价方法

用具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式来对大区域场地进行地震液化势二维概率评价;在GIS软件ArcGIS的支持下,将取样钻孔处的液化势评价结果等价于数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)中的高程,利用ArcGIS空间分析模块中的Kriging插值法估计大区域场地的地震液化范围。研究表明:将Kriging法应用于岩土工程地质特征的统计推断,有助于揭示勘探孔以外的地层信息,对于大区域场地地震液化范围的判别是一个较好的手段;利用ArcGIS空间分析模块中的Kriging法,通过已勘察点的信息(液化势)来估计未勘测点的土层液化势,能够较好地区划出场地地震液化势的空间分布特征。     

基于GIS的2.5维场地地震液化势概率评价

用具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式对2.5维工程场地进行了地震液化势概率评价,通过Kriging法对目标场地区域进行空间插值,可以对大区域工程场地的液化深度和液化范围进行分析评价;采用不规则三角网表面和四面体综合法共同描述地质体模型,在GIS的3维分析模块支持下建立了液化势可视化模型。研究表明:Kriging法通过已勘测点的土层地震液化势来估计未勘测点的土层地震液化势,能够较好地区划出场地地震液化势的空间分布特征,并对待估点进行预测;利用GIS的3维分析模块,实现2.5维场地地震液化势可视化模型的建立是一条有效的技术路线。     

基于混沌优化神经网络的砂土液化预测模型

针对砂土液化预测的非线性难题,在分析BP神经网络和混沌优化的各自优缺点的基础上,将混沌优化与梯度下降法相结合,构成了神经网络权值和阈值的一种新的组合优化算法(COBP),并将该组合优化算法用于砂土液化的预测建模.工程实例应用表明,该组合优化模型不仅搜索速度快,全局稳定性好,而且预测精度高,结果可靠,能达到工程应用的精度要求,为砂土液化的非线性预测提供了一种有效方法.     

聚类分析方法在判别深层砂土液化中的应用

目前各种砂土液化判别方法均尚不成熟,尤其在对埋深较大的砂层液化的判别上存在着较大的局限性。在分析了砂土液化的主要影响因素的基础上,将聚类分析方法应用到判别埋深较大的砂土液化中,并将其用M atlab语言编程实现,简化了以往繁琐的计算过程,提高了判别的速度和精确度。最后,通过西南某水电站的工程实例资料证明了聚类分析方法在埋深较大的砂土液化判别中使用的可行性和可靠性。     

基于可液化场地地震反应数值模拟的影响因素分析

饱和砂土地基在强震作用下会产生液化,导致其强度降低,并产生沉降、侧移和喷砂冒水等现象。基于YANG Zhao-hui提出的砂土液化本构模型,采用OpenSees对饱和砂土场地的地震反应进行了非线性动力有限元分析,阐述了液化机理以及对地基的作用;通过改变土性、地震动幅值、持时、频率等因素后数值模拟的对比,分析了各因素对可液化场地地震反应的影响。结果表明,饱和松砂场地更易产生液化;大震下场地更易产生液化;长持时的地震动更易造成液化;高频和低频的地震动均不易造成液化,而存在一个最易造成液化的中间频率值。     

国内外液化砂砾土土性对比分析

砂土液化问题的研究特别是砂土液化的判别目前已经取得了较大的进展,并在国内外现行的规范中充分反映,而砂砾土由于颗粒大、透水性好,普遍认为地震时孔压不至于上升至液化的程度,往往将其划分为非液化土类。通过调查汶川地震砂砾土液化情况以及勘察试验获取其土性资料,对比分析了国内外液化砂砾土的地质背景及土性特征。主要认识为:①以往国内外砂砾土液化实例虽然有限,但已经表明松散-稍密的砂砾土在一定的地震强度下仍有可能发生液化,而2008年汶川地震中的大量砂砾土液化的事实,说明笼统地将砂砾土划归为非液化土类的做法有误;②汶川地震液化砂砾土的颗粒级配范围涵盖了国内外其他地震的颗粒级配,研究汶川地震的砂砾土液化问题具有代表性和普遍性,以此建立的砂砾土液化评价方法在国际上应具有通用性。     

南通市区饱和粉砂及粉土的液化势分析

文章主要对市区液化土的工程地质特征、液化势空间分布和液化判别中的有关问题进行初步分析,提出场地液化判别中综合评价、Pc 指标取值及取值精度。     

砂性土液化势的评估方法

主要讨论２个问题：（１）液化判别问题，包括液化的初步判别条件，不同条件下的液化判别方法和液化判别可靠性的评价方法。（２）液化势分析的概率方法，包括已知地震动下的液化概率分析方法，以地震危险性分析结果为基础，以地震烈度或地面峰值加速度为指标的液化危险性分析方法、液化危险性的模糊随机概率方法和综合概率判别方法。对不同的已知条件总可从中找到一个有效的方法。     

基于FLAC3D液化场地桩基动力反应振动台试验数值分析方法∗

液化场地桩基动力响应是岩土地震工程领域重要的研究课题,而研究液化场地桩基动力响应有效的方法包括大型物理模型试验和数值模拟。鉴于此,针对已完成的振动台试验,采用 FLAC3D有限差分计算程序,建立了液化场地桩?土动力相互振动台试验数值模型。在数值模拟中,承台采用实体单元,桩采用桩单元,柱墩采用梁单元, 考虑液化效应的饱和砂土采用 Finn 模型,粘土采用 Mohr?Coulomb 模型。模型边界采用自由场边界,采用弹簧?滑块?裂缝单元模拟桩?土界面。通过对比振动台试验结果表明：建立的有限差分数值模型能够再现结构和地基的动力响应,进而验证了数值模型的可靠性。同时,分析了引起数值计算结果与试验结果差异的主要原因。所采用的数值分析方法对类似布置的桩?土相互作用数值分析提供参考与借鉴。     

基于RBF神经网络模型的砂土液化震陷预估法

以我国海城地震、唐山地震和日本新漏地震中建筑物地基的液化震陷实测资料为基础,地震动方面选取地震烈度,,上部结构特征方面选取基底压力P、基础类型r、宽深比BD。和建筑物的长高比L/H,地基土方面选取土的相对密度Dr、上覆非液化土层厚度Da、地下水位dw,共8个影响建筑物地基震陷的主要因素作为神经网络模型的输入参数,地基震陷量与液化土层的深度之比SD作为神经网络模型的输出,采用径向基函数神经网络模型建立建筑物地基的液化震陷预估模型,并利用该模型建立了因素影响趋势线,通过对该神经网络模型的建立、运行和检验,得到了各因素对砂土液化引起的地基震陷量大小的若干影响规律。     

日本地震实时监测系统中液化识别方法可行性研究

日本地震超高密度实时监测系统(SUPREME)建设中的核心技术之一是依据强震记录对液化场地进行反演识别,系统中目前使用的是Suzuki法,但实际应用效果并不理想。选取不同地震下多种类别场地上的实际地震记录,对Suzuki法的适用性进行了研究,讨论了其不同指标对不同类别场地识别结果的影响。分析表明:Suzuki法对不同类别非液化场地的识别能力不同,最显著的缺陷是易将软土场地与液化场地混淆;方法所使用的4个识别指标中,过零周期为控制参数,其它指标仅起到初判作用;方法出现误判的原因是液化场地的过零周期范围与非液化中软土场地上的过零周期范围存在明显交叉,而这一点理论上是无法避免的客观存在;改进的方法是应放弃现有进行绝对值对比的做法,改用地震动某些参数的相对变化作为新的识别指标。     

基于MapInfo的南京地铁砂土地基液化空间分析

南京地铁一期工程南起小行,北至迈皋桥车站,全长共约16.9 km。主干线施工区域多分布在秦淮河古河道沉积砂层,在地震等外在应力的影响下容易发生液化。由于影响砂土液化的因素有很多,且短时期内难于完全理清,而现代施工工艺需要随时对原先不准确的预测作出调整。本文介绍了一种通过引入GIS基础平台强大的图像处理功能(包括分层查询、专题地图、空间分析等)来建立砂土液化数据库并进行液化空间分析和管理的砂土液化评估方法,详细阐述了分析的过程和评价系统的建立,并对南京地铁地基液化进行了实例分析,该方法弥补了传统的砂土液化分析方法抽象、低效且不便于管理的缺点,为及时进行工程论证提供了依据。     

岩土震害影响因子权重研究——以砂土液化为例

以砂土液化影响因子的权重计算为例,探讨了一种兼顾主、客观因素的权重确定方法。首先分别使用层次分析法和粗糙集理论计算砂土液化影响因子的主、客观权重值。然后对所得到的主、客观权重值进行检验,得到各自的预测准确性,根据对其准确性进行比较得到主、客观权重值偏好系数,最终按照偏好系数对主、客观权重值进行计算得到综合权重值。并对所得到的综合权重进行验证,其预测准确率为91.7%,说明该方法具有比较高的准确性。通过研究发现,对主、客观权重通过偏好系数进行综合,可以较好的平衡两者的影响作用,能够提高权重分析的准确性;通过对砂土液化影响因子权重的分析发现地震作用对其影响要大于土体埋藏环境和土体自身性质,在所有影响因子中有效应力的影响最大,其权重达到了0.205。     

宁波近海沉积土动力特性的试验研究

土的动模量、阻尼比和砂土抗液化强度是土动力特性的主要指标，是研究重大工程场地设计地震动参数的基础性资料。结合宁波象山港大桥工程场地地震安全性评价工作，采用南京工业大学自行研制的GZZ-1型自振柱仪，首次对宁波近海沉积的淤泥质粘性土、粘性土和砂土进行了动模量和阻尼比的试验研究。发现土的动剪切模量比C／Cmax、阻尼比λ与剪应变幅值γ的关系，可分别采用Martin-Davidenkov模型和作者建议的阻尼比经验公式进行拟合；此外，采用南京工业大学自行研制的DSZ-1型动三轴仪，首次对宁波近海沉积的砂土和粉土进行了液化试验研究，结果表明，宁波近海沉积的砂土和粉土的抗液化强度可采用指数函数进行拟合，且与南京长江三桥场地粉土的抗液化强度相近，但明显大于福建标准砂的抗液化强度。     

基于砂土液化分析的穿越管道抗震可靠性

主要研究砂土液化作用下,穿越管道的失效机理及其可靠性问题,并相应提出了一些合理的措施和管理方面的建议.论述中引入了灰色理论,较好地解决了地震工程中用模糊数学及概率、数理统计难以解决的灰色问题,并对穿越管道的砂土液化和场地评定做了有效的评判.     

场地液化危害的概率分析

为使场地液化危害程度的估计建立在以概率论为基础的可靠性分析之上,本文提出二种估计场地液化危害程度的概率方法,二种方法分别采用不同的途径处理地震和岩土的不确定性,不仅分析了一点液化的概率,而且提供了估计整个土层住状液化概率的方法,文中最后通过算例简要讨论了液化概率分析结果的工程应用。     

液化侧向扩展场地⁃桩基础抗震研究综述∗

桩基础作为一种重要的深基础形式,广泛应用于近海桥梁、海上风电、港口码头等工程中,然而近年来发生的地震中,出现了大量伴随液化侧向扩展的桩基础破坏实例,引起岩土地震工程界的广泛关注。国内外学者采用模型试验、数值模拟、简化分析方法等手段展开研究,成果丰硕,通过对桩基础地震反应深入系统的分析,深化了对桩基础抗震性能的理解,但由于模型试验方法与测试技术的不同、数值模型与分析方法的差异性、桩-土-结构地震反应的复杂性等原因,围绕液化侧向扩展场地-桩基础的抗震研究仍需大量具有实际意义的工作。通过查阅震害调查资料,阐述了液化侧向扩展及桩基础震害现象,然后围绕振动台试验中实现液化侧向扩展的方式、关键试验测试技术等方面进行总结,针对已开展的倾斜液化自由场及桩基础1-g振动台试验和离心机试验做简要介绍。回顾了液化侧向扩展大位移分析方法、桩-土精细化数值模拟方法、简化分析方法的研究现状与进展,着重对有限元方法中的桩-土界面模拟、饱和两相介质u—p格式高效数值计算方法进行探讨。对比了国内外规范对液化侧向扩展场地桩基础抗震设计的要求。指出现有研究中的不足,并对今后研究中需要重点关注的问题进行阐述。     

基于GIS技术的场地地震液化风险评估系统--初步研究

应用GIS技术,以MapInfo为操作平台,对淮安市区潜在的场地地震液化性能进行了综合的分析和评估,建立了场地土壤液化的数据资料库,并以此为背景,建立了潜在液化分析评估系统,对场地地震液化的危害性进行了分析和评估.研究表明,将GIS技术引入到场地地震液化风险评估中,可以方便数据的输入、管理、查询和分析,使场地地震液化风险评估结果能以直观的地图形式显示出来,便于决策部门做出快速、有效的判断.     

某越江综合管廊河谷场地液化流滑侧向扩展研究∗

液化引起河流阶地横向流滑会对长江下游的自然环境和建筑环境造成巨大破坏。然而,长江下游宽河谷场地尺寸达几千米,场地存在厚且松软的沉积层,土层分布极不均匀。土壤的非线性和千米级横向变形限制了该类场地数值模拟的可计算性。针对长江下游宽河谷场地地形的复杂性和地层的特殊性,并结合实际工程所在场地地质剖面,建立了长江下游宽河谷场地精细化模型。采用已建立的砂土液化大变形粘弹塑性本构模型和 ALE 方法, 解决了该类场地流滑大变形模拟困难。考虑地震波类型和强度的影响,分析了宽河谷微倾斜场地液化分布特征和侧向流滑规律。结果表明：微倾斜可液化场地坡底处土层的液化程度最为严重,微倾斜岸坡场地河床发生了明显的液化侧向扩展地震破坏,揭示了宽河谷微倾斜可液化岸坡场地侧向扩展的空间变位特征,上述原因主要是由于宽河谷不同位置处土单元应力状态差异性所造成;通过与场地液化侧向扩展震害等级评价标准进行对比,进一步明确了该长江下游宽河谷微倾斜岸坡场地液化流滑侧向扩展的震害特征及其程度。