文摘

液化势评价liquefaction-prone区域对岩土地震工程很重要,对于评估选址和规划和新结构。的液化潜能指数土耳其西北部城市Duzce使用标准贯入试验(SPT)之间的经验关系,剪切波速测试( )在本研究调查。之后, 值基于SPT击数( )从冲积土壤在Duzce获得。土壤液化潜能指数的测定用标准贯入试验(SPT)之间的经验关系,剪切波速测试( )计算可能的地震 。在这项研究的结果,液化潜能指数(LPI)值是解释和评估SPT相比 打击计算研究区域中获取的值。基于假设的实证关系的土壤,这是观察到,没有一个完美的协议这两种方法的结果。使用SPT液化潜能指数的值 打击计数低于那些被发现 方法。

1。介绍

土的抗液化循环等可以使用实验室测试评估简单剪切和循环三轴和循环扭剪试验。此外,现场标准贯入试验(SPT)等方法,针入度试验(CPT)和剪切波速测试( 可以使用)。在土壤液化的发生通常是评估使用提出的简化过程最初开发和种子文(1)基于SPT击数与循环应力比(CSR),一个参数代表地震荷载的土壤。这个过程经历了多次修改和更新2- - - - - -4]。除了这些,程序已经开发基于针入度试验(CPT),贝克尔渗透测试(双极性晶体管),和小应变剪切波速度( )测量。你等。2)和增强最近进行的一项研究提供种子和Idriss简化程序和原位测试方法通常用于评价土壤的抗液化。

的使用 确定液化阻力受围压应力等因素影响,可塑性,和相对密度5- - - - - -7]。原位 由几个地震测试可以测量,包括横洞,洞,地震圆锥贯入仪(SCPT),悬挂记录器,光谱分析的表面波(水泥)8]。

在过去的二十年里,一些程序提出了基于估计液化阻力 (8]。这些程序是由实验室研究[8- - - - - -15],分析研究[16,17),渗透 方程(18,19),原位 测量在地震地点(20.- - - - - -22]。其中的一些程序遵循Seed-Idriss简化过程的一般方法,的 修正的循环应力比。本文的结果之间的比较 土壤液化势评价和SPT方法进行Duzce省在土耳其。此外,液化潜能指数(LPI)对上述方法计算使用的程序Iwasaki et al。23]。

2。研究区域

Duzce省位于土耳其西北部(图1)。这是在北安纳托利亚断层带的影响(NAFZ)和大约30公里远从黑海。Duzce的省会坐落在一个冲积土。


图1
研究区(Duzce省)。
2.1。地貌和地质背景

研究区位于一个活跃的地震震区(24]。Duzce一直受到活动断裂的影响。1957 Bolu ( )和1967 Adapazarı( )地震发生在Bolu-Abant Dokurcun NAFZ的片段。Duzce的活跃和可能的活动断裂,Hendek, Cilimli接近研究区(25)(图2)。


图2
视图的Duzce断层(24]。

在( )1999年的地震,130公里的东30公里段断层破裂发生在西部Duzce断层达到Efteni湖(25]。Duzce平原是一个活跃的沉降和沉积区域控制的横向走向滑动断层pre-Quaterney-aged岩石包围。最古老的Yığılca单位Eocene-aged caycuma。形成包括火山砂岩、硅藻土、andestic和玄武岩熔岩和火山角砾岩26]。Quaternary-aged扇、三角洲和沼泽类型存款覆盖本单位,由碎石,沙子,淤泥,粘土材料(图3)。


图3
地质研究区域的地图和一些钻孔位置(26]。

由于海拔周围的岩石和由于盆地水系,沉积主要发生在Duzce区域及其周边地区(图4)。小Melen (Kucuk Melen)河流排放到湖泊和继续流向唯一出院湖,大Melen (Buyuk Melen)河。此外,阿克苏,Ugursuyu Aydınpınar小溪存款冲积扇和湖盆的加入。周围的岩石非常风化侵蚀,允许沉降的增加。沉积的厚度约为260 - 300米。横向沉积地区流离失所和水平地层学已经改变25)(图4)。


图4
的存款Duzce地区。
2.2。地震构造研究的领域

Duzce平原是撕开型盆地,由横向控制滑断层系统NAFZ [28)(图5)。古和新构造期活动断裂存在的北部和南部平原。有几个缺点是平行和斜这些主要的缺点。在1999年11月12日的地震地表破裂范围通过Golyaka南东向Kaynaşlı结束Asarsu谷和Bolu隧道。Duzce城位于中部平原的高压脊类型山上,可能构造运动控制的。大地震记录在表1。历史地震记载Abant-Bayramoren段在南方。有12地震在1967年和1890年之间。1668年8月17日,大地震( ),在安纳托利亚(造成灾难29日),由于余震不断为6个月(30.]。Bolu-Gerede地震( 1944年1月2日,是主要的,记录在仪器科学级测量的实现。指出,2381人死亡,50000间房屋被毁31日]。尽管17 1999年8月,马尔马拉和11月12日,1999年,Duzce地震发生在西方的北安纳托利亚断层水平地面加速度的测量平均值为0.54 g Duzce [32]。

表1
在研究区域大小和破坏的地震记录(24]。

图5
地震震中地震和历史地震的地区(25]。

3所示。材料和方法

3.1。现场调查

岩土钻洞钻在40的位置。钻孔的深度范围从10到30米,共有296级。这些水井是用来确定土壤细粒度的一致性和粗粒土的刚度,获得不受干扰的样品和测量地下水位和不安。标准贯入试验(SPT) (33)是在钻粉和SPT N打击计数得到的水井。原位容重和含水量值从试验获得坑。然后,代表土壤样品是为了确定获得的地质属性的土壤。296米厚冲积层很异类,包括限制和umconfined含水层。地下水位主要是在表面和介于1.5和3.9之间。

在这项研究中,剪切波速度( )测量是基于安德鲁斯et al。27)过程评估液化潜能; 值之间使用经验方程计算了剪切波速和SPT击数( )对所有类型如下34]。的 值基于SPT击数( 下面(表2):

表2
字段数据Duzce省。
3.2。计算地震灾害的设计参数

Duzce断层区位于研究区南部13公里,北安纳托利亚断层带位于研究区以南73公里,和Hendek发现断层(图29公里西北研究的领域6)。最高的断裂带可能加速研究网站是北安纳托利亚断层区。一个圆的半径100公里是在研究区域以确定抗震设计参数。在这个圈子中,活跃的地震源认为影响研究领域垂直连接到计算最短路线公里(图的研究领域6)。这些调查和测量显示,有三个主要的断层带内循环。然后,水平飞行距离计算研究领域的13公里Duzce错,Hendek断层29公里,73公里的北安纳托利亚断层(35]。


图6
识别100公里半径内的地震源研究的区域。

土耳其的活动断裂的地图出版的矿物研究和勘探研究所显示的总长度Duzce Hendek,和北安纳托利亚断层85公里,60公里,200公里,分别35]。DuzceFault,最短的距离,研究区和有潜力产生地震,是考虑在这项研究的主要目的估计未来地震将发生。

根据马克(39),假设1/3的断层带破裂。因此,目前的大小可能的抗震设计计算通过使用井和铜匠的方程(40所示),(6): 在哪里 是力矩大小和 是断层长度(公里)。

根据这种方法,计算矩震级是7.2的情况下1/3的断层破裂长度。

水平地震加速度峰值地面加速度、PGA)计算通过使用衰减关系(7在土耳其)开发基于地震的断层(41]: 在哪里 和 值是用于软土,再保险是最短的水平飞行的长度从解决各自的断层带,和 地震的大小。水平地震加速度峰值,可以创建的抗震设计被发现是0.28克。

4所示。评估液化潜能

土壤液化潜能的预测是基于循环实验室检测土壤样本和使用现场测试和经验方法。然而,使用实验室检测复杂是因为困难与样本扰动在抽样和重塑。因此,实证方法根据现场渗透试验结果获得了流行在工程实践和工程规范(42]。

在这项研究中,在获得原位测试结果,评估液化过程的开始了。评价程序根据标准贯入试验(SPT) [43)和剪切波速测量( )[27需要三个参数的测量: 水平循环荷载的土壤由地震引起的,表示为一个非循环应力比(CSR); 土壤的刚度,表示为负担压力(纠正SPT击数)由于横波速度;和 土的抗液化,表示为一个循环阻力比率(CRR)。下面计算每个参数(指南44]。

4.1。循环应力比(CSR)

循环应力比(CSR)描述给定地震,地震引起的需求,它可以从地面峰值加速度决定,取决于特定场地的地面运动45]。CSR地震引起的地面运动的表达式由文制定和技术46)如下: 0.65是一个考虑因素,计算所需的压力相等的周期生成相同的孔隙水压力在地震中;的 水平地面加速度峰值; 重力加速度; 和 总上覆岩层垂直应力和有效上覆岩层垂直应力,分别在给定深度低于地面; 是与深度有关的减压的因素;无国界医生组织是大小比例因子;和 上覆岩层校正因子。

减少压力因子( )占土壤的动态响应列和代表剪切应力振幅随深度的变化。文和雅46)制定以下表达式计算减压因子( )(9)- (11): 在哪里 深度(m)和吗 是大小。正弦项内的参数(10)和(11)在弧度。上面的表达式 是有效的深度 m,水井的深处被认为在当前分析不到34米。

企业社会责任的价值,属于级地震引起的剪切应力相等的, 被调整为级地震一个等价的CSR 通过引入的大小比例因子(MSF),占期间地面运动的影响。无国界医生组织的 表示如下(12): 自抗液化侧限应力增加而增加,覆校正因子( )是应用,企业社会责任的价值是同等地静压力调整 (1)大气方程(13)- (14): 在哪里 是大气压力(= 00 kPa)。

4.2。纠正SPT Blowcount和剪切波速度

在这项研究中,测量了SPT 值( )修正了上覆岩层压力、能源比例、钻孔直径、采样杆的长度,和取样器的类型,通过引入一系列的修正因素。 是纠正 值60%的能量比率假设60%的能量从锤下降SPT取样器。修正后的 值计算如下(15): 在哪里 规范化是一个因素吗 一个共同的参考有效上覆岩层压力; 的校正是锤能量比( ); 是钻孔直径的校正因子; 是杆长度的修正系数;和 是采样的修正有或没有衬垫。的价值 计算按(15),仅限于一个最大值为1.7。 , , 被假定为1.1、1.0和0.6,分别。杆长度修正的深度( )在每个钻孔位置修正如表所示3,正如你所说的,文[47]。

表3
杆的长度修正的深度。

表土校正( )因素正常化 一个共同的参考有效上覆岩层压力如下(16)- (17): 在哪里 它可以观察到(16)和(17), 和 是相互依存的。一系列的迭代进行确定 和 直到连续迭代值之间的差别小于0.001。

此外,横波速度必须纠正。过程的液化势评价提出的安德鲁斯et al。27),横波速度是纠正了上覆岩层压力和(18)建议: 在哪里 剪切波速度(米/秒); 是stress-corrected横波速度(米/秒); 大气压强等于100 kPa; 显示了有效上覆岩层压力;和 是有效土压力系数(在本研究中假定等于0.5)(44]。

4.3。评估的循环阻力比(CRR)

测定循环阻力比率(CRR)需要罚款内容(FC)的土壤SPT击数正确更新 一个等价的干净的沙子标准贯入阻力值 。文和雅46]决定退休研究中心值无黏性土与任何罚款内容使用以下表达式(19)- (21): 在哪里 是罚款的修正内容百分比(FC)现在的土壤中表示为 另外,关于使用 作为一个抗液化指数,它说明了几个作者。最受欢迎的哭泣 相关性(图7)提出了安德鲁斯和已故22]未胶结的全新世土壤,基于数据库包括26日地震和70多个测试网站。退休研究中心的函数获得一个overburden-stress纠正横波速度 ,在那里 测量横波速度, 大气压力( ), 最初的一样有效的垂直压力(单位 )。安德鲁斯et al。27]介绍了年龄校正因素扩展原始安德鲁斯和已故的相关性22]土壤比全新世。CRR-VS1关系(曲线在图7来近似,对各种罚款内容): 在哪里 =限制上的价值 液化发生( 罚款200 m / s曲线含量≥35%); 罚款215 m / s曲线含量≤5%; 线性变化从200年到215 m / s为罚款内容35 - 5%; 因素对高 值所引起的老化;和 年龄对CRR因素修正的影响。大小比例因素应该用于量表(22)(级 不同震级的地震)。这两个 和 是1未胶结的全新世时代的土壤。年龄较大的土壤,建议 值(主要在0.6到0.8范围)来自SPT - 研究员合作关系(例如,转到48),罗林斯et al。49),或站点特定的)。下界的值 (1.1 - 1.5)是基于阿朗戈等人的研究。50]。然而,安德鲁斯et al。27]指出相关的高不确定性和额外的工作需要量化的影响年龄退休研究中心,以及 。


图7
建议从剪切波速曲线评价哭泣 清洁,未胶结的土壤液化的数据编制案例记录(27]。
4.3.1。确定的安全系数

安全的因素对液化(FS)是常用的量化液化潜能。安全的因素对液化(FS)可以定义如下: CSR和CRR随深度和,因此,液化势评价土壤剖面中在对应的深度。

4.3.2。液化潜能指数的测定

液化潜能指数(LPI)是一个单值参数来评估地区液化潜能。LPI的站点计算通过集成安全的因素(FS)沿土壤列高达20米的深度。一个加权函数添加到提供更多的重量层接近地面。提出的液化潜能指数(LPI) Iwasaki et al。36,51]表示如下(24)。标准水平的液化程度指标下面(表4): 在哪里 中点的深度的土层(0 - 20 m)和 差异增量的深度。权重因子, 严重程度的因素, 按以下计算表达式(25): 对土壤资料不到20米的深度。LPI计算使用以下表达式(37)(26)- (27): 与 在哪里 是离散的土壤的层的厚度; 是层数; 是液化程度 th层; 的安全系数 th层; 是权重因子( );和 的深度是 层(m)。

表4
液化程度的水平。

5。评估液化潜能指数

Duzce已经重建的城市自1999年11月12日的地震。建设的一般形式通常是为4-5-storey钢筋混泥土框架和砌体结构。在11月12日Duzce地震的经验,规定了限制建设2-3-storey建筑。这座城市坐落在深冲积矿床。土壤的主要沉积在这个网站是由冲积砂和粉砂组成。Duzce钻孔的钻Efteni湖周围200米的深度,没有达到基石。浅层土壤在最近的大约10 m是存款由阿克苏和Melen河流泛滥。

土耳其位于高山喜马拉雅地震带的活动构造区域,这个区域是一个活跃的地区地震。在土耳其有很多活动构造部分,如北安纳托利亚断层区,东安纳托利亚断层带,西方安纳托利亚发现,Ecemiş断裂带,Tuzgolu断层带(52]。Duzce省附近Duzce断层北安纳托利亚断层带的活跃在西方黑海地区。此外,这个地区由颗粒表面松散冲积矿床。地下水是2.5到4 m以下的表面和季节性变化。分析Duzce液化潜能指数的省,共40岩土水井钻探的通用董事会矿产研究和探索。作品的字段数据评估为液化潜能指数Duzce省。SPT样本实现在深度1.5米的间隔从第一个到最后一个水井,和干扰样本用于描述粒度分布和界限含水量的土壤。土壤的边界层,SPT - 价值观、罚款内容和所有层的液限在水井被作为输入参数来确定液化潜能指数。

此外,地震的大小和要创建的最大水平加速度这些参数由于当地断层在用于评估液化潜能指数。Duzce断裂带的北安纳托利亚断层带及周边区域生成和显示平均7.2级。出于这个原因,预测地震的大小被发现通过使用7.2计算。在这种背景下,对安全的因素的典型计算地震液化( )取得Duzce断裂带进行了选择钻孔使用(2)通过(20.)。这个特定网站的LPI FS值的计算是基于表达式的卢娜和霜37]。LPI值计算的研究网站的大小 。

努力是在其他输入参数的分析确定液化潜能,最大的地面加速度( )。然而,一些研究人员提供了经验方程的最大地面加速度(41,53,54]。特别是,Ulusay等的综合研究。41应该提到它与iso-acceleration土耳其的地图。在这项研究中, 值计算的大约502加Duzce断裂带。液化潜能指数指数40水井进行计算,并给出了表5和数字8,9,10,11。此外,液化潜能指数的分布呈现在图12作为一个饼图。

表5
液化潜能指数的结果。

图8
钻孔23日被选为液化潜能检查和比较样本根据横波速度值。

图9
钻孔23日被选为液化潜能检查和比较剪切波速的样本。

图10
钻孔23日被选为液化潜能检查和比较样本根据SPT - 值。

图11
钻孔23日被选为检查和比较液化潜能作为SPT -散射液化的样本点 值。
(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
图12
饼图显示区域的潜在区域。

6。结果和结论

的液化势评价liquefaction-prone区域岩土地震工程中是至关重要的,为评估选址和规划和建设。这项研究调查了两种场的方法用来评估土壤液化潜能,标准贯入试验(SPT)和剪切波速测试( ),根据它们之间的经验关系。试图评估安全的因素对液化(FS)和相应的液化潜能指数(LPI)当地为了产生地震断裂带运动使用SPT -N的半经验的过程。

液化潜能指数的概念是在这项研究中用于液化敏感性,提出Iwasaki et al。(36]。LPI生成的分布来预测地震损害的发生液化产生的局部断裂带Duzce省西部黑海地区的土耳其。本研究区域是北安纳托利亚断层带的影响下通过其段,Duzce断裂带,评估生产液化潜能指数通过计算可能的地震 。

安全因素的比较和液化潜能指数表明,液化发生的严重程度在研究区域的基础上 方法(方程(1)= 43.86,方程(2)= 40.84,方程(3)= 42.53,方程(4)= 36.96,方程(5)= 43.86)大于一个基于SPT方法(35、36)。此外,它可以观察到,SPT方法和剪切波速之间的关系并不合适。因为在目前的研究中使用的关系依赖于土壤类型、罚款内容,类型的测试,其准确性,它可能更有效执行两种方法相同的地方,然后比较结果,以评估液化潜能。

最后,一个非常高的易感性类别的潜在地震液化观察 ;然而,3.8 - -10.2%的研究领域是高度敏感的液化类五个分布图表根据(1)- (5)。中度敏感的比例占据最少的领域从其他类:1.2 - -4.1%所有位置分布图表。分别低敏感性区域是28.76 - -65%。

总之,发达地区填海土地上的大,厚软土的沉积和浅层地下水水平观察更容易液化。本文表明,一些地区更容易液化由于软土厚度越大存款和地下水位浅深度。它可以观察到从LPI的分布高度的液化将发生在几个地点在Duzce地震。这些LPI分布有助于结构设计师和城市规划师对液化检查区域的弱点。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者想表达自己的感激之情Duzce省省和矿物的通用董事会研究和探索岩土钻孔的信息和日志。