基于巴楚地震调查的液化判别方法研究

【摘要】：震害预防是目前减轻地震灾害最直接和最有效的手段之一，液化震害预防的第一步就是对工程场地进行液化预测和判别。液化判别方法的合理性和可靠性对工程震害防御和工程造价影响很大，是土动力学和地震工程学研究的重要课题之一，历来受到国内外学者和工程界的高度重视。 2003年2月24日我国新疆巴楚-伽师地区发生了Ms6.8级地震，是新疆自建国以来人员和财产损失最严重的一次地震。灾区属新疆喀什地区，位于叶尔羌河流域，场地土主要为全新世-晚更新世晚期厚度较大的粉砂、细砂、粉土和粉质黏土，地下水埋深浅，在烈度为Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度区产生了大面积的砂土液化、地裂缝、河流陡岸滑塌等地震地质灾害，液化规模与1975年海城地震相当，是继1976年唐山地震后近30多年来中国大陆出现砂土液化现象最显著的一次地震，为砂土液化研究提供了难得的契机。 本文以巴楚地震液化调查为背景，获取新的基础资料，完善、丰富和补充我国液化实测数据库；以新的数据检验国内外液化判别方法的适用性；获取新的认识，从中提炼出需要研究的问题并采用理论分析方法给予解答；以新的实测数据为依据，研究适于新疆本地区新的液化判别方法。 主要工作与成果如下： 1.完成了巴楚地震液化场地的详细勘察，采用三种原位测试手段获取了实测资料，使我国大陆液化场地SPT数据总量增长了40%，第一次拥有了国际标准的液化场地CPT数据，也第一次拥有了SPT、CPT和Vs三种指标兼备的液化场地实测数据。 2.利用勘察试验结果，与国内以往主要地震液化情况对比，分析了巴楚液化区工程地质条件，研究了影响巴楚地震液化的外因和内因，包括地震强度、持时以及液化土级配、密实度、埋藏条件等，指出了巴楚地震的液化特征。 3.依据巴楚-伽师液化场地实测数据，发现了我国已经使用20年的行业和国家标准中CPT液化判别方法随深度变化形式异常，与实际数据和国外同类方法定性相反，其实质是砂层埋深与液化势关系颠倒；国内外其它液化判别方法对巴楚地区定性正确，但定量上明显偏于危险，不适与新疆地区。 4.地下水位和砂层埋深是液化是否发生的两个重要参数，本文提出了这两个参数与液化势关系的理论解答，揭示了这两种基本参数对液化势影响的一般规律，以此证明了我国规范CPT液化临界曲线出现的异常应为定性错误，也为判定其它经验法液化判别公式是否正确提供了一个新的有力的判据。 5.针对国内外现有液化判别方法不适用的情况，以巴楚-伽师地震液化场地现场原位测试和本文理论研究结果为基础，构造了基于SPT和CPT的液化判别模型，提出了适于新疆地区的两种新的液化判别公式。