場地液化特征研究及液化影響因素評(píng)價(jià)

王維銘

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

場地液化特征研究及液化影響因素評(píng)價(jià)

王維銘

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

震害調(diào)查是獲取工程震害資料和經(jīng)驗(yàn)最重要的手段，也是工程抗震理論和分析方法發(fā)展的基礎(chǔ)。工程地震學(xué)的發(fā)展離不開歷次地震考察，特別是破壞性地震震害的啟示。在我國抗震設(shè)計(jì)技術(shù)演化歷程中，對(duì)河源（1962）、邢臺(tái)（1966）、通海（1970）、海城（1975）、唐山（1976）和汶川（2008）等大地震深入的震害調(diào)查和現(xiàn)場勘測(cè)，為我國工程抗震技術(shù)的發(fā)展及抗震規(guī)范的形成起到了極大地推動(dòng)作用。

地震液化及震害在以往歷次大地震破壞中占有相當(dāng)?shù)谋戎厥菐r土地震工程學(xué)者及工程師密切關(guān)注的課題。目前液化研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但從現(xiàn)有的成果看，離客觀需求還有很大距離，特別是，在以實(shí)際液化調(diào)查數(shù)據(jù)分析場地液化特征以及從實(shí)際資料出發(fā)研究影響液化的因素等方面，近些年成果尚少，一定程度上阻滯了巖土地震工程和土動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：①缺乏地震現(xiàn)場液化宏觀評(píng)價(jià)的調(diào)查方法和描述標(biāo)準(zhǔn)，使得研究人員對(duì)地震中液化程度以及所造成的震害情況不能得到全面的認(rèn)識(shí)；②國內(nèi)外歷次大地震中液化資料及數(shù)據(jù)缺乏系統(tǒng)的整理，液化數(shù)據(jù)庫建設(shè)亟待解決；③近期國際上對(duì)大地震液化實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析整理得不夠，對(duì)實(shí)測(cè)資料中所反映的液化場地特征認(rèn)識(shí)不足，對(duì)國內(nèi)外液化數(shù)據(jù)的差別和聯(lián)系還缺乏了解，使得我國對(duì)液化判別方法現(xiàn)狀和發(fā)展方向認(rèn)識(shí)不清；④近期大地震獲取了很多寶貴的液化場地實(shí)測(cè)新數(shù)據(jù)，可以用來分析影響液化的場地特征量與液化的相關(guān)性，得到實(shí)際動(dòng)荷情況、真實(shí)埋藏條件以及現(xiàn)場實(shí)測(cè)土力學(xué)指標(biāo)與液化相關(guān)程度的真實(shí)認(rèn)識(shí)，用于檢驗(yàn)現(xiàn)有的液化判別方法，但以往這方面的研究成果尚少。

本論文完成的主要工作及成果如下：

（1）收集整理了國內(nèi)外48次大地震的液化資料，建立了場地液化資料數(shù)據(jù)庫，分析了包括土層埋藏條件（埋深、水位）、土性（密實(shí)度、粒徑）和基本力學(xué)指標(biāo)（標(biāo)貫擊數(shù)）等場地特征，剖析了大陸與其他地區(qū)場地特征的差別和聯(lián)系，對(duì)土層液化得到了較為全面和客觀的認(rèn)識(shí)，修正了傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)上的一些錯(cuò)誤和偏差。

（2）鑒于震害調(diào)查工作的需求和現(xiàn)有規(guī)范的缺欠，通過對(duì)汶川地震實(shí)際液化考察過程中遇到的問題及思考，提出了宏觀液化指數(shù)和宏觀液化等級(jí)的概念及劃分標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)比國內(nèi)外震害資料論證了所提出標(biāo)準(zhǔn)的可行性，為震后液化調(diào)查和震害評(píng)估提供一套便于參考的指標(biāo)，也為液化研究積累可靠全面的基礎(chǔ)資料提供了必要的手段。

（3）系統(tǒng)整理了我國汶川MS8.0大地震液化震害調(diào)查資料，根據(jù)獲取的汶川地震液化調(diào)查資料及現(xiàn)場勘探數(shù)據(jù)，采用提出的宏觀液化指數(shù)和等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，深入剖析了汶川地震液化震害，給出了汶川地震及成都、德陽和綿陽3個(gè)主要液化區(qū)的宏觀液化等級(jí)分布及震害案例分析，同時(shí)利用震害調(diào)查資料，分析了液化與非液化場地震害、宏觀液化指數(shù)與地震動(dòng)等之間的關(guān)系，為全面、深入了解和掌握汶川地震液化特點(diǎn)提供了依據(jù)。

（4）收集了51個(gè)國內(nèi)外地震的5 103例數(shù)據(jù)，利用皮氏積距相關(guān)系數(shù)法分析了PGA、水位、埋深、標(biāo)貫以及波速等幾個(gè)影響液化的特征參數(shù)與液化的相關(guān)性，對(duì)比分析了在不同埋深、水位和烈度范圍內(nèi)各參數(shù)相關(guān)性及各參數(shù)間的相互關(guān)系，得到了實(shí)際動(dòng)荷情況、真實(shí)埋藏條件以及現(xiàn)場實(shí)測(cè)土力學(xué)指標(biāo)與液化關(guān)聯(lián)性的真實(shí)結(jié)果，給出了大陸、臺(tái)灣地區(qū)、歐美和日本地震中影響液化的特征參數(shù)與液化相關(guān)性的對(duì)比結(jié)果，為深化土層與地震動(dòng)特征量與液化關(guān)系的認(rèn)識(shí)、檢驗(yàn)現(xiàn)有液化判別方法提供了支持。

（5）利用建立的液化數(shù)據(jù)庫，采用液化數(shù)據(jù)實(shí)際相關(guān)性與公式推演數(shù)據(jù)相關(guān)性對(duì)比方法，對(duì)我國規(guī)范中SPT、CPT和vs液化判別公式進(jìn)行了檢驗(yàn)，給出了3種液化判別方法的可靠性評(píng)價(jià)，指出我國規(guī)范CPT液化判別公式中砂層埋深符號(hào)定性的錯(cuò)誤以及我國規(guī)范vs液化判別公式中砂層埋深對(duì)液化判別貢獻(xiàn)過小問題。

（6）收集整理了2011年2月22日新西蘭Christchurch地震中液化數(shù)據(jù)，分析了液化場地特征，并利用相關(guān)性理論研究了砂層埋深和水位、標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)和地震強(qiáng)度等特征參數(shù)與液化的相關(guān)性，得到新西蘭地震液化較為全面和客觀的認(rèn)識(shí)，同時(shí)分析了新西蘭地震與國內(nèi)外其他地震場地特征與液化相關(guān)性的差異和聯(lián)系

液化；相關(guān)性；場地特征參數(shù)；液化影響因素；宏觀液化等級(jí)；規(guī)范液化判別方法；汶川地震

（作者電子信箱，王維銘：wswwm1983＠163.com）

TU435；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2014.05.013