基于MPL神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地震作用下砂土液化評(píng)估及預(yù)測(cè)*

杜 星 孫永福③ 宋玉鵬 宋丙輝 趙曉龍 宋莎莎④ 王 越

(①自然資源部，第一海洋研究所，青島 266061，中國(guó))(②青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，青島 266235，中國(guó))(③國(guó)家深海基地管理中心，青島 266237，中國(guó))(④南京大學(xué)，地理與海洋科學(xué)學(xué)院，南京 210023，中國(guó))

0 引 言

地震引發(fā)的砂土液化是一種極具破壞性的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，液化發(fā)生后會(huì)破壞農(nóng)田、道路、橋梁以及各種民用建筑、水利設(shè)施，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人類生命安全都造成巨大的危害。因此，地震作用下的砂土液化一直是巖土工程領(lǐng)域和災(zāi)害地質(zhì)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。由于地震的發(fā)生是不可避免的，因此對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行地震液化的可能性評(píng)估和預(yù)測(cè)是該問(wèn)題研究的重點(diǎn)方向。

當(dāng)前進(jìn)行地震液化的判別方法主要分為兩大類：一是以地震現(xiàn)場(chǎng)砂土液化災(zāi)害調(diào)查資料為基礎(chǔ)建立的經(jīng)驗(yàn)分析法，二是基于現(xiàn)場(chǎng)或室內(nèi)試驗(yàn)建立的試驗(yàn)分析方法(張?jiān)吹龋?2019)。其中經(jīng)驗(yàn)分析法主要包括常用于規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)貫入法、臨界孔隙比和能量判別法(Ishac et al.， 2010)等； 試驗(yàn)法主要包括Seed-Idriss簡(jiǎn)化法(Seed et al.， 1971)、剪切波速法(Dobry et al.，1982)、靜力觸探法(Robertson et al.， 1988， 蔡國(guó)軍等， 2008， 李兆焱等， 2010， Robertson， 2015)、動(dòng)單剪試驗(yàn)、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)(Ling et al.，2003， Ha et al.，2011， Varghese et al.， 2014)以及動(dòng)三軸試驗(yàn)(周鍵等，2011， Yu et al.，2012， Qing et al.，2017)等。近年來(lái)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的研究方法在地球科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸興起，傳統(tǒng)的地質(zhì)研究正逐漸向數(shù)據(jù)深度挖掘、大數(shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域靠攏，例如在地層序列(周翠英等， 2019)、滑坡(汪發(fā)武， 2019， 楊帆等， 2019)等方面的研究。在地震液化的研究中，蔡煜東等(1993)較早地應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了砂土液化預(yù)測(cè)。……