2017 年 12 月 17 日
最新科研成果
液化侧移区划新方法研究

发布时间:2017/10/12

研究背景:

    场地液化是典型的地震灾害,其中最严重的为液化侧移,其区划工作是避免和减轻其灾害的重要手段,而我国这方面技术基本为空白。美国国国家地震减灾计划(NEHRP)液化侧移区划技术代表目前国际先进水平,但它是一种基于单点侧移计算公式和2D GIS的方法,其可靠性和精度严重依赖高密度钻孔。本文基于地震区划的基本理念,摒弃NEHRP的点-面区划方式,提出了解决问题的两个关键技术:(1)基于影响因素范围直接判定液化侧移等级技术;(2)影响因素面要素提取技术。对新方法进行验证,区划结果与研究区域地震震后航测结果相符,表明新方法合理可行。

研究方法及结果:

1  液化侧移区划新方法技术流程图

    1液化侧移影响因素范围直接判定技术。根据最新液化侧移数据库震害资料,采用CART算法,以液化侧移分级为目标变量,建立液化侧移等级预测分类决策树,如图2所示,给出液化侧移分级标准,用于解决影响因素范围直接判定问题;计算各参数对液化侧移的贡献度,并对各影响因素的重要性进行了分析和评价;与MLR法进行对比,提高了判别成功率。

2  基于CART算法的液化侧移等级预测

2影响因素面要素提取技术。以1976年唐山7.8级地震为背景进行新方法的验证。验证区域如图3所示。首次引进三维GIS技术提取影响侧移的地质和土体特性的面要素属性特征,如图4、图5所示,克服NEHRP方法依赖高密度钻孔的弊端。 

3  验证区域地貌特征及地震活动断裂分布(A,B,C为断裂带分区)

 

4  验证区域(a)地层分布;(b)地层剖面图

5  验证区域液化层等值线的提取

3应用本文新方法,得到了7.8级地震下唐山南区液化侧移等级分布图,与震后航测结果相符,表明新方法合理可行。见图6、图7。

6  采用新方法得到的验证区域液化侧移等级分区图


7  验证区域实际地表液化滑移航拍解译图

4经对比分析,见图8、图9所示,结果表明新方法钻孔使用率锐减,达到了科学合理且经济的目标,克服了NEHRP方法依赖高密度钻孔的弊端,在保证液化侧移区划精度的同时最大限度地降低了成本。


8  NEHRP方法所使用的钻孔分布图(500km21440个钻孔)

9  本文新方法所使用的钻孔分布图(350 km2; 56个钻孔)

该成果发表在国际权威期刊Soil Dynamics and Earthquake Engineering上(Chengcheng Li, Xiaoming Yuan*. A new method for mapping liquefaction-induced lateral spread level [J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2017, 100: 206-223.)(IF: 1.545*通讯作者)