岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (1): 279-288.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0229

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基于中国砂土液化数据库的标准贯入试验液化 判别方法研究

王维铭1, 2, 3,陈龙伟4,郭婷婷4,汪云龙4,凌贤长3   

  1. 1. 黑龙江工程学院 土木与建筑工程学院,黑龙江 哈尔滨 150050;2. 黑龙江华正交通工程监理有限责任公司,黑龙江 哈尔滨 150050; 3. 哈尔滨工业大学 土木工程学院,黑龙江 哈尔滨 150090; 4. 中国地震局工程力学研究所 地震工程与工程振动重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
  • 收稿日期:2022-02-28 接受日期:2022-05-20 出版日期:2023-01-16 发布日期:2023-01-13
  • 通讯作者: 陈龙伟,男,1983年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事岩土地震工程方面的研究。E-mail: chenlw@iem.ac.cn E-mail:E-mail: wswwm1983@163.com
  • 作者简介:王维铭,女,1983年生,博士,副教授,主要从事工程抗震方面的研究。
  • 基金资助:
    黑龙江省自然科学基金项目(No. LH2022D020);黑龙江省属高校基本科研业务费(团队项目)(No. 2018CX02);国家自然科学基金项目(No. 41741011)。

Analysis of standard penetration test-based liquefaction evaluation methods using Chinese liquefaction database

WANG Wei-ming1, 2, 3, CHEN Long-wei4, GUO Ting-ting4, WANG Yun-long4, LING Xian-zhang3   

  1. 1. College of Civil and Architecture Engineering, Heilongjiang Institute of Technology, Harbin, Heilongjiang 150050, China; 2. Heilongjiang Huazheng Traffic Engineering Supervision Co., Ltd., Harbin, Heilongjiang 150050, China; 3. School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, Heilongjiang 150090, China; 4. Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin, Heilongjiang 150080, China
  • Received:2022-02-28 Accepted:2022-05-20 Online:2023-01-16 Published:2023-01-13
  • Supported by:
    The work was supported by the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province (No. LH2022D020); the Fundamental Scientific Research Fund of Heilongjiang Institute of Technology (No. 2018CX02) and the National Natural Science Foundation of China (No. 41741011).

摘要: 历史地震液化调查数据是液化判别方法构建、改进以及验证的重要基础,也是检验现有液化认识和理论的主要标准。通过吸收我国集集、巴楚和松原等地震液化数据,将基于标准贯入试验(standard penetration test,简称SPT)锤击数的液化数据量库从121个增至465个。采用该液化数据库,对比研究了我国建筑抗震设计规范液化判别方法(简称建规法)、2个双曲线模型以及循环剪应力比CSR简化方法等4种基于SPT液化判别方法的可靠性。结果显示:2个双曲线模型能够很好地判别液化和非液化数据,成功率超过85%,对液化数据和非液化数据的判别成功率保持均衡;建规法以及CSR简化方法判别结果存在不足;地震烈度为7度区液化数据和非液化数据混合情况较多,不同液化判别公式判别效果均不够理想,而对8度区和9度区液化数据,4种方法判别成功率较高;与以往液化概率判别公式对比,基于CSR计算方法,采用新液化数据给出的液化风险评估概率判别公式虽然采用数据量不同,但公式预测临界线匹配良好;建规法存在明显不足,对饱和砂层埋深大于10 m的深层土液化判别结果过于保守。研究成果可为改进我国规范中液化判别方法提供参考。

关键词: 砂土液化, 数据库, 标准贯入试验, 液化判别, 概率水平

Abstract: Field data from liquefaction case histories are important basis for the development, calibration, and validation of the liquefaction evaluation methods, and major standard for the validation of current liquefaction theories. Collecting liquefaction data from ChiChi, Bachu and Songyuan earthquakes, the Chinese standard penetration test (SPT)-based liquefaction database significantly increases from 121 to 465 in number. The dataset is used to validate the reliability of four liquefaction evaluation methods based on standard penetration test (SPT), i.e., the Chinese seismic design of building code method (code method), two hyperbolic models, and the cyclic stress ratio (CSR) simplified method. The results indicate that the two hyperbolic models can satisfactorily distinguish the liquefaction data from the non-liquefaction data, with success rates higher than 85% for both liquefaction data and non-liquefaction data. The code method and the simplified CSR method exhibit disadvantages for liquefaction evaluation. The predicted results are not satisfactory for all four methods for seismic intensity of 7, as the liquefaction data are mixed with the non-liquefaction data for this intensity. The overall success rates of the four methods are high for the data from seismic intensities of 8 and 9. A new probabilistic liquefaction evaluation formula based on the CSR method is proposed by regression analysis of the new liquefaction dataset. The predicted critical liquefaction lines are in reasonable agreement with reported probabilistic formula, even though the datasets ever adopted are different. The Chinese code method has obvious limitation with conservative results for soil layers at depth greater than 10 m. The analytical results provide reference for improving the liquefaction evaluation method in Chinese code.

Key words: sand liquefaction, database, standard penetration test, liquefaction evaluation, probability level

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