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科研成果

液化側移區劃新方法研究
發布時間:2017/10/12

研究背景:

    場地液化是典型的地震災害,其中最嚴重的為液化側移,其區劃工作是避免和減輕其災害的重要手段,而我國這方面技術基本為空白。美國國國家地震減災計劃(NEHRP)液化側移區劃技術代表目前國際先進水平,但它是一種基于單點側移計算公式和2D GIS的方法,其可靠性和精度嚴重依賴高密度鉆孔。本文基于地震區劃的基本理念,摒棄NEHRP的點-面區劃方式,提出了解決問題的兩個關鍵技術:(1)基于影響因素范圍直接判定液化側移等級技術;(2)影響因素面要素提取技術。對新方法進行驗證,區劃結果與研究區域地震震后航測結果相符,表明新方法合理可行。

研究方法及結果:

1  液化側移區劃新方法技術流程圖

    1液化側移影響因素范圍直接判定技術。根據最新液化側移數據庫震害資料,采用CART算法,以液化側移分級為目標變量,建立液化側移等級預測分類決策樹,如圖2所示,給出液化側移分級標準,用于解決影響因素范圍直接判定問題;計算各參數對液化側移的貢獻度,并對各影響因素的重要性進行了分析和評價;與MLR法進行對比,提高了判別成功率。

2  基于CART算法的液化側移等級預測

2影響因素面要素提取技術。以1976年唐山7.8級地震為背景進行新方法的驗證。驗證區域如圖3所示。首次引進三維GIS技術提取影響側移的地質和土體特性的面要素屬性特征,如圖4、圖5所示,克服NEHRP方法依賴高密度鉆孔的弊端。 

3  驗證區域地貌特征及地震活動斷裂分布(A,B,C為斷裂帶分區)

 

4  驗證區域(a)地層分布;(b)地層剖面圖

5  驗證區域液化層等值線的提取

3應用本文新方法,得到了7.8級地震下唐山南區液化側移等級分布圖,與震后航測結果相符,表明新方法合理可行。見圖6、圖7。

6  采用新方法得到的驗證區域液化側移等級分區圖


7  驗證區域實際地表液化滑移航拍解譯圖

4經對比分析,見圖8、圖9所示,結果表明新方法鉆孔使用率銳減,達到了科學合理且經濟的目標,克服了NEHRP方法依賴高密度鉆孔的弊端,在保證液化側移區劃精度的同時最大限度地降低了成本。


8  NEHRP方法所使用的鉆孔分布圖(500km2;1440個鉆孔)

9  本文新方法所使用的鉆孔分布圖(350 km2; 56個鉆孔)

該成果發表在國際權威期刊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,*通訊作者)





















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