液化判別及樁基液化折減系數(shù)取值數(shù)據(jù)庫開發(fā)

郭 義，余 露，周 政，張 銳

(中國能源建設(shè)集團湖南省電力設(shè)計院有限公司 湖南 長沙 410007)

0 引言

地震液化問題是工程抗震研究的重要課題[1-2]，以標準貫入試驗為主的半經(jīng)驗方法最為常用[3-4]，其中以 GB 50011—2010(2016 版)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》最具代表性[5]。雖然勘察軟件也多具有液化判別功能，但其使用受限，急需開發(fā)一款標準化作業(yè)數(shù)據(jù)庫，以滿足各種工況及判別條件下地震液化的快速判別，同時可提供樁基液化折減系數(shù)。

以往基于Excel進行了巖土技術(shù)數(shù)據(jù)處理的二次開發(fā)，例如：郭義[6]等基于Excel開發(fā)的輸電線路巖土勘探點信息集成化數(shù)據(jù)庫；陳靜瑜[7]等基于Excel開發(fā)的滑坡滑裂面抗剪強度參數(shù)反演分析技術(shù)；王桂堯[8]等基于Excel二次開發(fā)，采用NET開發(fā)平臺用Viosul Studio Tools for office設(shè)計了路基沉降監(jiān)測處理系統(tǒng)。

根據(jù) GB 50011—2010(2016版)的液化判別方法以及JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》樁基液化折減系數(shù)的取值規(guī)定，構(gòu)建相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)液化判別及樁基液化折減系數(shù)的標準化作業(yè)，旨在提高計算效率。

1 數(shù)據(jù)庫開發(fā)的必要性

1.1 規(guī)范的需要

GB 18306—2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》地震動峰值加速度為Ⅱ類場地條件下的數(shù)值，需要根據(jù)實際的場地類別進行調(diào)整，調(diào)整后的場地加速度超出現(xiàn)有勘察軟件設(shè)置的加速度值0.10g、0.15g、0.20g、0.30g及0.40g等的范疇，因此急需開發(fā)一款液化判別數(shù)據(jù)庫替代現(xiàn)有勘察軟件的液化判別模塊，新的數(shù)據(jù)庫應(yīng)適應(yīng)規(guī)范調(diào)整的需要。

1.2 巖土工程勘察工作的需要

以電力工程為例，發(fā)電廠、變電站等場地工程涉及范圍雖有大有小，液化判別輸入條件亦具有較大差異；輸電線路工程長度可達數(shù)百千米甚至上千千米，沿線巖土條件千差萬別，個別區(qū)段液化判別輸入條件各異，計算工作量巨大；平原分布式風電場風機重要性等級較高，風機間距較遠，各風機液化判別輸入條件各異。

2 數(shù)據(jù)庫二次開發(fā)構(gòu)架及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)庫與巖土勘探點信息集成化數(shù)據(jù)庫

“巖土勘探點信息集成化數(shù)據(jù)庫”是已研發(fā)的數(shù)據(jù)前處理數(shù)據(jù)庫[6]，包含地層、標貫、原位測試、水位、實驗數(shù)據(jù)等信息板塊。新建立的“液化判別數(shù)據(jù)庫”直接調(diào)用“巖土勘探點信息集成化數(shù)據(jù)庫”的基礎(chǔ)信息進行數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，實現(xiàn) “巖土勘探點信息集成化數(shù)據(jù)庫”與“液化判別數(shù)據(jù)庫”之間的融合。

2.2 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)類型

根據(jù)GB 50011—2010(2016版)的液化判別方法，以及JGJ 94—2008樁基液化折減系數(shù)的取值規(guī)定，基于Excel開發(fā)的“液化判別數(shù)據(jù)庫”的數(shù)據(jù)類型如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)類型

2.3 數(shù)據(jù)庫開發(fā)的功能構(gòu)架

液化判別數(shù)據(jù)庫具有如下功能：存儲液化判別數(shù)據(jù)，生成液化指數(shù)、樁基液化折減系數(shù)，數(shù)據(jù)庫的構(gòu)架如圖1所示。

圖1 液化判別數(shù)據(jù)庫功能構(gòu)架圖

3 數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的規(guī)范依據(jù)、關(guān)鍵技術(shù)、效果及使用方法和優(yōu)點

3.1 數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的規(guī)范依據(jù)

液化判別數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的規(guī)范依據(jù)為《GB 50011—2010(2016 版)和 JGJ 94—2008 的相關(guān)規(guī)定。

3.2 數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

基于Excel函數(shù)庫的VLOOKUP及IF函數(shù)，實現(xiàn)了信息對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫的檢索調(diào)用，檢索函數(shù)如下[6,11]：

庫外檢索函數(shù) ：IF($AL=””,””, VLOOKUP($AL,’D: [外部數(shù)據(jù)庫文件]窗 口 名稱，’!$A$M:$S$N,COLUMN()-Z,0))。

庫內(nèi)檢索函數(shù)：IF($A24="","",VLOOKUP($A24,窗口名稱!A5:C100,COLUMN()+1,0))。

檢索函數(shù)中：L為目標行；M與N為檢索行；A，S為檢索列；Z信息調(diào)用位置，D為外部函數(shù)所在位置。

3.3 數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的效果

以某電廠為例：場地地震加速度為0.20g；旱季地下水位埋深2.5～3.3 m(雨季地下水位按2.0 m漲幅考慮)，自上至下地層依次為：雜填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉土、粉砂、粉質(zhì)黏土(夾砂層)、粉土、粉砂及細砂層等，地層如圖2所示。

數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)過程如下：填寫液化判別孔號(如圖3所示)，自外部數(shù)據(jù)庫“巖土勘探點信息集成化數(shù)據(jù)庫”檢索水位、標貫、地層等信息，自動構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息如圖2～圖4所示。

圖2 地層信息窗口

圖3 水位信息窗口

圖4 標貫信息窗口

根據(jù) GB 50011—2010(2016版)在“液化判別數(shù)據(jù)庫”內(nèi)自建的其他基本參數(shù)窗口，液化判別基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯總窗口如圖5～圖6所示。

圖5 其他基本參數(shù)窗口

圖6 液化判別基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯總窗口

構(gòu)建的液化判別及樁基折減系數(shù)生成窗口如圖7所示，由內(nèi)置公式自動計算完成。

圖7 判別及計算成果窗口

3.4 數(shù)據(jù)庫使用方法和優(yōu)點

液化判別數(shù)據(jù)庫使用方法如下：液化判別鉆孔填入鉆孔編號，可自動完成地下水、標貫、地層等信息的調(diào)用；在水位信息窗口補充水位變幅；填入β、N0及粉土限制黏粒含量，填入黏粒含量，其余窗口信息均為自動生成。

數(shù)據(jù)庫具有如下優(yōu)點：

1)集成化程度高，方便數(shù)據(jù)信息的管理及查閱。

2)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)信息主要來源于對外部數(shù)據(jù)庫的調(diào)用，僅需填入基本數(shù)據(jù)即可，信息錄入量少。

3)地震加速度值可為任意值，適應(yīng)不同項目的需求。

4 結(jié)論

1)構(gòu)建的液化判別數(shù)據(jù)庫是適應(yīng)規(guī)范、巖土工程勘察工作等的客觀需要。

2)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫集成化程度高，液化判別及樁基折減系數(shù)所需的基本數(shù)據(jù)被分類整理，規(guī)劃了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源以調(diào)用外部數(shù)據(jù)庫的信息為主，信息錄入量少。

3)地震加速度值可為任意值，適應(yīng)不同項目的需求。

4)規(guī)范的公式被嵌入到液化判別數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部，液化判別結(jié)果及液化折減系數(shù)自動生成。