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建设场地剪切波速的统计分析

张忠利  
【摘要】: 剪切波速是反映介质对波传播能力的一个重要指标。土层的剪切波速是反映土体动力特性的重要参数。土层的剪切波速值被广泛的应用在工程实践中。我国现行的《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》对场地的分类是使用双指标法,其中的一个指标就是等效剪切波速;我国现行的《工程场地地震安全性评价(GB17741-2005)》中关于地震输入界面的确定和推荐的土层地震反应分析的等效线性化波动方法也规定要利用土层的剪切波速资料;我国其它行业抗震设计规范,如《构筑物抗震设计规范(GB50191-93)》、《电力设施抗震设计规范(GB5060-96)》和《核电厂抗震设计规范(GB50267-97)》等,在场地分类时都规定要利用土层的剪切波速资料。因此,研究与剪切波速有关的科学技术问题是当前岩土工程抗震领域的重要研究内容之一,有重要工程实际意义和理论价值。 在抗震研究领域,土层的剪切波速值主要用于确定地震输入界面、土层地震反应分析和场地分类。土是一种复杂的地质体。由于成因、结构、成分和形成历史的不同使不同的土层在不同的条件下其剪切波速表现出很大的差别。由于受测试手段和测试条件的限制,在有些情况获得土层剪切波速的资料往往很困难或不够理想。因此,利用现有的资料进行统计分析,分析其分布的特征和统计意义上的规律性是一项有意义的研究工作。本文围绕土层剪切波速资料的统计分析开展了如下工作。 1、本文详细介绍了包括剪切波速在内的土层地震反应分析中所需要的各种参数的确定方法和参数研究的现状。对地震动输入时程的确定、地震输入界面的确定、工程场地土层剪切波速的确定和土层非线性关系的确定等进行了分析和详述,指出了存在的问题。 2、本文详细介绍了我国工程界广泛使用的土层剪切波速测试的各种仪器的原理和使用方法。对各种仪器的适用范围、各种测试方法和资料整理分析的方法进行了对比分析,指出了各自的优缺点。 3、收集了松嫩平原中部地区121个工程场地的356钻孔的剪切波速测试资料和标准贯入试验的测试资料。这些资料主要分布在哈尔滨及其邻近地区。本文对收集到的资料进行了分类和整理,总结了所涉及的各类土层的主要特征,分类统计了各类土不同深度范围内剪切波速的数值分布特征。 4、本文利用回归分析的方法对不同土层的剪切波速与土层埋深的关系进行了统计分析。首次给出了哈尔滨及周围地区剪切波速与埋深的统计数学表达式和公式中各系系数的统计值。检验的结果证明这一统计关系式有可使用的价值,对工程应用有重要的指导意义。 5、本文统计分析了土层标准贯入试验击数和剪切波速之间的关系,对剪切波速、标贯击数和埋深之间的关系进行了统计。给出了数学表达式和公式中各系数的统计值。这一结果对工程应用亦有重要意义。 应该指出,数理统计的结果具有一定的代表性,但是这一结果受到样本的数量和质量的控制。本文仅根据有限的资料和一个局部的地区的资料对剪切波速与埋深等关系进行了初步统计。这是一项初步的探索,对初略估计这一地区的剪切波速值有一定的参考意义。相信随样本的数量和质量的提高,这一成果的应用价值会越来越高。科学研究说到底就是探索,探索就会有错误,本文不当之处在所难免,敬请批评指正。


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