CN111368382B - 一种地震液化指数的确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地震液化指数的确定方法及系统，属于油田储运工程及地面建设领域。通过获取地下水位的深度d_w，以及多个标准贯入实验点深度d_s和相应标贯实验点的锤击数N_i，计算液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri，判断相应的标贯试验点是否液化；确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i‑1和下界X_i‑2；及对应的中间变量f(X_i‑1)和f(X_i‑2)；根据多个标贯实验点的锤击数N_i、液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri以及中间变量f(X_i‑1)和f(X_i‑2)确定地震液化指数I_IE。本发明的计算中所涉及的参数发生了根本的改变，所采取的计算方法更有利于程序化，即将所需数据变量输入后，通过逻辑运算程序可以迅速得到计算结果。使地震液化指数的计算更加方便、快捷和实用。

Description

一种地震液化指数的确定方法及系统

技术领域

本发明涉及一种地震液化指数的确定方法及系统，属于油田储运工程及地面建设领域。

背景技术

地震液化作用是指在地震的振动作用下，饱和的粉土或砂土粒保持悬浮状态，致使地基失效的作用。地震液化的主要研究内容为：(1)研究剧烈地震时，地面产生坍塌、冒砂、沉陷、浮化等情况；(2)从施工场地取土，然后对砂土的液化过程进行分析。

在剧烈振动的影响下，砂土中的孔隙水压力会持续增加，会逐渐积累造成有效压力减小，在残留的孔隙水压力和总压力相等时，砂土就会“完全液化”。根据液化指数可划分液化等级为轻微、中等、严重。进行液化指数计算的主要目的是确定液化等级，因为液化等级的不同，地基处理会存在差异。《建筑抗震设计规范》中规定可以计算液化指数的深度范围为距离地面20m 内；现有技术中液化指数的确定方法为：

其中，N_i为第i层标贯实验锤击数的实测值；N_cri为第i层标贯实验锤击数得临界值；d_i为第i点标贯实验点所代表的土层厚度，单位为m，可采用与该标贯实验点相邻的上下两标贯实验深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不低于液化深度；w_i为第i点单位土层厚度影响权函数，单位为 1/m；第i点单位土层厚度影响权函数w_i的确定方法为：

其中Z为地层深度。

但是，目前的液化指数确定方法较为复杂，参数过多，尤其标贯实验点不是土层中的点时，参数很难确定且计算量特别大，容易出错。且常规的计算液化指数中的参数d_i和W_i很难判断，且计算易出错，不便于现场实际应用。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种地震液化指数的确定方法及系统，通过改进地震液化指数的确定方法，简化了复杂的计算过程，使得计算过程更加方便、快捷和实用。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供的一种地震液化指数的确定方法,包括如下步骤：

获取地下水位的深度d_w，以及多个标准贯入实验点深度d_s和相应标贯实验点的锤击数N_i。

计算液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri，根据所述标贯实验点的锤击数 N_i及液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri判断相应的标贯试验点是否液化，并确定出液化深度范围；确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2。

确定所述上界X_i-1和下界X_i-2对应的中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)，其计算公式为：

和

根据多个标贯实验点的锤击数N_i、液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri以及中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)确定地震液化指数I_IE：

其中，N_i为第i个标贯实验点锤击数的实测值；N_cri为第i个标贯实验点锤击数的临界值；X_i-1为第i个标贯实验点液化深度的上界，且上界不超过地下水深度；X_i-2为第i个标贯实验点液化深度的下界，且上界不超过地下水深度。

作为进一步的限定，获取液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri时，包括：

根据下述公式(3)确定标贯实验点的液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri：

其中，N_cri为第i个液化的标贯点的液化判别标准贯入锤击数临界值；N₀为液化土判别标准贯入锤击数基准值，根据查表获得；β为调整系数，设计地震第一组取0.8，第二组取0.95，第三组取1.05；d_s为标准贯入点深度；d_w为地下水位的深度，当地面位于水下时，d_w取0；ρ_c为黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。

作为进一步的限定，所述判断相应的标贯试验点是否液化包括：将所述液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri与锤击数N_i进行对比，若N_cri＞N_i，则所述标贯实验点液化；当N_cri＜N_i时，则所述标贯实验点不液化；实验中获得的液化的标贯实验点的下界之上土层的深度范围即为液化深度的范围。

作为进一步的限定，在确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2之前，还包括：确定同一土层中标贯实验点的数量；

所述确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2，包括：根据同一土层中标贯实验点的数量确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2。

作为进一步的限定，所述根据同一土层中标贯实验点的数量确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2，具体确定方法包括：

将所述标贯实验点的数量与设定阈值进行对比，若同一土层中所述标贯实验点的数量小于所述设定阈值，则选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

其中，所述设定阈值为2。

作为进一步的限定，所述根据同一土层中标贯实验点的数量确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2，还包括：

若同一土层中所述标贯实验点的数量等于设定阈值，则对于深度较浅的标贯实验点，选取土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将深度较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

对于较深的标贯实验点，将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界。

作为进一步的限定，所述根据同一土层中标贯实验点的数量确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2，还包括：

若同一土层中所述标贯实验点的数量大于设定阈值，则将对于靠近该土层上界的标贯实验点，选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点深度间中点的深度作为第该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

对于靠近该土层下界的标贯实验点，将靠近土层下界标贯实验点深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

对于同一土层中除了靠近土层上界标贯实验点和靠近土层下界标贯实验点之外的其他标贯实验点，将该标贯实验点深度与该标贯实验点上部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将该标贯实验点深度与该标贯实验点下部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

本发明还提供了一种地震液化指数的确定系统,包括：

获取模块，用于获取地下水位的深度d_w，以及多个标准贯入实验点深度d_s和相应标贯实验点的锤击数N_i；第一确定模块，用于确定液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri；根据所述标贯实验点的锤击数N_i及液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri判断相应的标贯试验点是否液化，并确定出液化深度范围。

第二确定模块，用于确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2。

第三确定模块，用于确定所述上界X_i-1和下界X_i-2对应的中间变量f(X_i-1) 和f(X_i-2)。

计算模块，用于计算地震液化指数I_IE。

作为进一步的限定，所述第一确定模块具体用于：

获取液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri时，包括：根据下述公式(3) 确定标贯实验点的液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri：

其中，N_cri为第i个液化的标贯点的液化判别标准贯入锤击数临界值；N₀为液化土判别标准贯入锤击数基准值，根据查表获得；β为调整系数，设计地震第一组取0.8，第二组取0.95，第三组取1.05；d_s为标准贯入点深度；d_w为地下水位的深度，当地面位于水下时，d_w取0；ρ_c为黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。

作为进一步的限定，所述第一确定模块还用于：

将所述液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri与锤击数N_i进行对比，若 N_cri＞N_i，则所述标贯实验点液化；当N_cri＜N_i时，则所述标贯实验点不液化；实验中获得的深度最大的液化的标贯实验点的下界之上土层的深度范围即为液化深度的范围。

作为进一步的限定，所述第二确定模块具体用于：

在确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界 X_i-2之前，还包括：确定同一土层中标贯实验点的数量；

所述确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2，包括：根据同一土层中标贯实验点的数量确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2。

将所述标贯实验点的数量与设定阈值进行对比，若同一土层中所述标贯实验点的数量小于所述设定阈值，则选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

其中，所述设定阈值为2。

若同一土层中所述标贯实验点的数量等于设定阈值，则对于深度较浅的标贯实验点，选取土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将深度较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

对于较深的标贯实验点，将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界。

若同一土层中所述标贯实验点的数量大于设定阈值，则将对于靠近该土层上界的标贯实验点，选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点深度间中点的深度作为第该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

对于靠近该土层下界的标贯实验点，将靠近土层下界标贯实验点深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

对于同一土层中除了靠近土层上界标贯实验点和靠近土层下界标贯实验点之外的其他标贯实验点，将该标贯实验点深度与该标贯实验点上部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将该标贯实验点深度与该标贯实验点下部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

作为进一步的限定，所述第三确定模块具体用于：

确定所述上界X_i-1和下界X_i-2对应的中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)，其计算公式为：

和

作为进一步的限定，所述计算模块具体用于：

根据多个标贯实验点的锤击数N_i、液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri以及中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)确定地震液化指数I_IE：

其中，N_i为第i个标贯实验点锤击数的实测值；N_cri为第i个标贯实验点锤击数的临界值；X_i-1为第i个标贯实验点液化深度的上界，且上界不超过地下水深度；X_i-2为第i个标贯实验点液化深度的下界，且上界不超过地下水深度。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案的有益效果为：

(1)常规的液化指数的计算中，有两个变量W_i和d_i，而在本发明中的变量只有标贯点的上界X_i-1和下界X_i-2。通过减少参数，一定程度上降低了计算得复杂程度和出错率。

(2)本发明引入新的变量标贯点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2，本发明的计算中所涉及的参数发生了根本的改变，与原始的计算公式和计算原理也根本不同。本发明的计算方法更有利于程序化，即将所需数据变量输入后，通过逻辑运算程序可以迅速得到计算结果。使地震液化指数的计算更加方便、快捷和实用。

(3)本发明提供的液化指数的确定系统，使得液化指数的计算更准确和快速。

附图说明

图1为实施例1的一种地震液化指数的计算方法的流程图；

图2为实施例2的只有一个标贯点且无水及液化深度影响的示意图；

图3为实施例2的只有一个标贯点且有水但无液化深度影响的示意图；

图4为实施例2的只有一个标贯点且有液化深度但无水影响的示意图；

图5为实施例2的只有一个标贯点且有液化深度和水影响的示意图；

图6为实施例3的有两个标贯点且无水及液化深度影响的示意图；

图7为实施例3的有两个标贯点且有水但无液化深度影响的示意图；

图8为实施例3的有两个标贯点且有液化深度但无水影响的示意图；

图9为实施例3的有两个标贯点且有液化深度和水影响的示意图；

图10为实施例4的有三个及以上标贯点且无水及液化深度影响的示意图；

图11为实施例4的有三个及以上标贯点且有水但无液化深度影响的示意图；

图12为实施例4的有三个及以上标贯点且有液化深度但无水影响的示意图；

图13为实施例4的有三个及以上标贯点且有液化深度和水影响的示意图。

图中：1-天然地面；2-地下水位下界；31-只有一个标贯点时标贯点的位置；321-有两个标贯点时较浅标贯点的位置；322-有两个标贯点时较深标贯点的位置；331-有三个以上标贯点时靠近土层上界标贯点的位置；332、333-有三个以上标贯点时除了靠近土层上界和下界的标贯点的位置；334-由三个以上标贯点时靠近土层下界的标贯点的位置；4-液化深度的下界；5-砂层底层； 6-粘土层底层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

【实施例1】

如图1所示，本实施例的一种地震液化指数的计算方法包括如下步骤：

S1、获取地下水位的深度d_w，以及多个标准贯入实验点深度d_s和相应标贯实验点的锤击数N_i。

某场地设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第一组，地下水位深度2.0m，地层分布和标准贯入点深度及锤击数见下表1。按照《建筑抗震设计规范》计算液化指数。

表1地层分布和标准贯入点深度及锤击数

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)4.3.5，场地设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第一组，液化土判别标准贯入锤击数基准值 N₀＝10.设计地震第一组调整系数β取0.80.判别深度为20m。

S2、计算液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri，并判断相应的标贯试验点是否液化。

液化判别标准贯入锤击数临界值按

计算：

4m处：

液化

6m处：

液化

9m处：

液化

12m处：

不液化

16m处：

不液化

按照现有的技术方案，各测试点所代表土层的厚度d_i及中点深度h_i及权函数W_i按下表2：

表2测试点所代表土层的厚度d_i及中点深度h_i及权函数W_i

S3、确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界 X_i-2。

(1)第1标贯实验点(4m处)和第2标贯实验点(6m处)液化深度的上界和下界的确定。

第1标贯实验点(4m处)和第2标贯实验点(6m处)在同一土层，都在第②土层中，适用同一土层，上下界之间有2个标贯实验点的情形。即对于较浅标贯实验点，选取土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界；将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界。对于较深标贯实验点，将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界；选取土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界。

具体为：

第1个标贯实验点(较浅标贯实验点)液化深度的上界X_1-1选取土层上界 (填土层)深度2.0m和地下水位深度2.0m二者中的最大值2.0m作为第1 个标贯实验点液化深度的上界X_1-1＝2.0m；第1个标贯实验点液化深度的下界 X_1-2为较深标贯实验点深度6.0m与较浅标贯实验点深度4.0m间中点的深度 5.0m，即第1个标贯实验点液化深度的下界X_1-2＝5.0m。

第2个标贯实验点(较深标贯实验点)，将较深标贯实验点深度6.0m与较浅标贯实验点深度4.0m间中点的深度5.0m作为第2个标贯实验点液化深度的上界X_2-1＝5.0m；选取土层下界深度8.0m和液化深度8.09m二者中的最小值作为第2个标贯实验点液化深度的下界X_2-2＝8.0m。

(2)第3标贯实验点(9m处)液化深度的上界和下界的确定：

第3标贯实验点位于粉细砂土层内，在此土层内有2个标贯实验点，适用同一土层，上下界之间有2个标贯实验点的情形。第3标贯实验点为较浅标贯实验点，即对于较浅标贯实验点，选取土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界；将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界。

第3个标贯实验点液化深度的上界X_3-1选取土层上界深度8.0m和地下水位深度2.0m二者中的最大值，即X_3-1＝8.0m；第3个标贯实验点液化深度的下界X_3-2为较深标贯实验点深度12.0m与较浅标贯实验点9.0m深度间中点的深度，即

根据上述结果，可知，第1个标贯实验点液化深度的上界X_1-1＝2.0m；第 1个标贯实验点液化深度的下界X_1-2＝5.0m。第2个标贯实验点液化深度的上界X_2-1＝5.0m；第2个标贯实验点液化深度的下界X_2-2＝8.0m。第3个标贯实验点液化深度的上界X_3-1＝8.0m；第2个标贯实验点液化深度的下界 X_3-2＝10.5m。

S4、确定标贯试验点的上界X_i-1和下界X_i-2对应的中间变量f(X_i-1)和 f(X_i-2)；

确定上界X_i-1和下界X_i-2对应的中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)，其计算公式为：

和

根据上式,f(x_i)就算结果对应表如下表1所示

表3 f(x_i)计算对应表

通过计算或者有上述表格可得：

第一层f(X_1-1)＝f(2)＝10×2＝20f(X_1-2)＝f(5)＝10×5＝50

第二层f(X_2-1)＝f(5)＝10×5＝50

第三层f(X_3-1)＝f(8)＝77

S5、计算地震液化指数I_IE：

采用本发明的方法与现有技术计算得到的液化指数的结果相同，但本发明的计算过程明显要比现有技术的就算过程简洁，且适用性更强。

【实施例2】

图2～图5为同一土层中只有一个标贯点的液化深度的上界和下界的确定示意图，同一土层的上下界之间仅有1个标贯实验点时，选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图2为只有一个标贯点31且无水及液化深度影响的示意图。此时应该选取该土层上界深度，即天然地层1的深度作为该标贯实验点31液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度，即砂层底层5的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图3为只有一个标贯点31且有水但无液化深度影响的示意图。此时应该选取该地下水位下界2的深度作为该标贯实验点31液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度，即砂层5底层深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图4为只有一个标贯点31且有液化深度但无水影响的示意图。此时应该选取选取该土层上界，即天然地层1的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取液化深度的下界4作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图5为只有一个标贯点31且有液化深度和水影响的示意图。此时应该选取选取地下水位下界2的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取液化深度的下界4作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

【实施例3】

图6～图9为同一土层的上下界之间只有2个标贯实验点的液化深度的上界和下界的确定示意图。对于较浅的标贯实验点，选取土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于较深的标贯实验点，将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图6为有两个标贯点且无水及液化深度影响的示意图。对于较浅的标贯实验点321，选取土层上界深度，即天然地面1作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将较深标贯实验点322的深度与较浅标贯实验点321的深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于较深的标贯实验点，将较深标贯实验点322深度与较浅标贯实验点321深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度，即砂层底层5作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图7为有两个标贯点且有水但无液化深度影响的示意图。对于较浅的标贯实验点321，选取地下水位下界2的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将较深标贯实验点322的深度与较浅标贯实验点321深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于较深的标贯实验点322，将较深标贯实验点322深度与较浅标贯实验点321深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界，即砂层底层5的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图8为有两个标贯点且有液化深度但无水影响的示意图。对于较浅的标贯实验点321，选取土层上界深度，即天然地面1作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将较深标贯实验点322深度与较浅标贯实验点321深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于较深的标贯实验点322，将较深标贯实验点322深度与较浅标贯实验点321深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取液化深度的下界4作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图9为有两个标贯点且有液化深度和水影响的示意图。对于较浅的标贯实验点321，选取地下水位下界2的深度作为该标贯实验点321液化深度的上界X_i-1；将较深标贯实验点322深度与较浅标贯实验点321深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于较深的标贯实验点322，将较深标贯实验点322深度与较浅标贯实验点321深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取液化深度的下界4作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

【实施例4】

图10～图13为同一土层的上下界之间有3个及以上液化的标贯实验点的液化深度的上界和下界的确定示意图。选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点深度间中点的深度作为第该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。对于靠近该土层下界的标贯实验点，将靠近土层下界标贯实验点深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。对于同一土层中除了靠近土层上界标贯实验点和靠近土层下界标贯实验点之外的其他标贯实验点，将该标贯实验点深度与该标贯实验点上部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将该标贯实验点深度与该标贯实验点下部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界 X_i-2。

对于同一土层中除了靠近土层上界标贯实验点331和靠近土层下界标贯实验点334之外的其他标贯实验点332或333，在此处以标贯实验点332为例。将该标贯实验点332深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点331深度间中点的深度作为该标贯实验点332液化深度的上界X_i-1；将该标贯实验点深度 332与该标贯实验点下相邻标贯实验点333深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

对于同一土层中除了靠近土层上界标贯实验点331和靠近土层下界标贯实验点334之外的其他标贯实验点332或333，在此处以标贯实验点333为例。将该标贯实验点333深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点332深度间中点的深度作为该标贯实验点333液化深度的上界X_i-1；将该标贯实验点深度 333与该标贯实验点下相邻标贯实验点334深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图10为有三个及以上标贯点且无水及液化深度影响的示意图。对于靠近该土层上界的标贯实验点331，选取该土层上界深度，即天然地面1的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点331 深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点332深度间中点的深度作为第该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。对于靠近该土层下界的标贯实验点334，将靠近土层下界标贯实验点334深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点333深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取土层下界深度5作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图11为有三个及以上标贯点且有水但无液化深度影响的示意图。对于靠近该土层上界的标贯实验点331，选取地下水位下界2的深度作为该标贯实验点331液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点331深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点332深度间中点的深度作为第该标贯实验点 331液化深度的下界X_i-2。对于靠近该土层下界的标贯实验点334，将靠近土层下界标贯实验点334深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点333深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取土层下界深度，即砂层底层5作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

图12为有三个及以上标贯点且有液化深度但无水影响的示意图。对于靠近该土层上界的标贯实验点331，选取该土层上界，即天然地面1深度作为该标贯实验点331液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点331 的深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点332深度间中点的深度作为第该标贯实验点331液化深度的下界X_i-2。对于靠近该土层下界的标贯实验点334，将靠近土层下界标贯实验点334深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点333 深度间中点的深度作为该标贯实验点334液化深度的上界X_i-1；选取液化深度的下界4作为该标贯实验点334液化深度的下界X_i-2。

图13为有三个及以上标贯点且有液化深度和水影响的示意图。对于靠近该土层上界的标贯实验点331，选取地下水位下界2的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点331的深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点332深度间中点的深度作为第该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。对于靠近该土层下界的标贯实验点334，将靠近土层下界标贯实验点334深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点333深度间中点的深度作为该标贯实验点334液化深度的上界X_i-1；选取液化深度的下界4作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种地震液化指数的确定方法,其特征在于，包括如下步骤：

获取地下水位的深度d_w，以及多个标准贯入实验点深度d_s和相应标贯实验点的锤击数N_i；

计算液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri，根据所述标贯实验点的锤击数N_i及液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri判断相应的标贯试验点是否液化，并确定出液化深度范围；

确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2；

确定所述上界X_i-1和下界X_i-2对应的中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)，其计算公式为：

根据多个标贯实验点的锤击数N_i、液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri以及中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)确定地震液化指数I_IE，其计算公式为：

其中，N_i为第i个标贯实验点锤击数的实测值；N_cri为第i个标贯实验点锤击数的临界值；X_i-1为第i个标贯实验点液化深度的上界；X_i-2为第i个标贯实验点液化深度的下界。

2.根据权利要求1所述的一种地震液化指数的确定方法，其特征在于，获取液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri时，包括：

根据下述公式(3)确定标贯实验点的液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri：

其中，N₀为液化土判别标准贯入锤击数基准值；β为调整系数；d_s为标准贯入实验点深度；d_w为地下水位的深度；ρ_c为黏粒含量百分率。

3.根据权利要求1所述的一种地震液化指数的确定方法，其特征在于，所述判断相应的标贯试验点是否液化包括：将所述液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri与锤击数N_i进行对比，若N_cri>N_i，则所述标贯实验点液化；当N_cri<N_i时，则所述标贯实验点不液化；实验中获得的深度最大的液化的标贯实验点的下界之上土层的深度范围即为液化深度的范围。

4.根据权利要求1所述的一种地震液化指数的确定方法,其特征在于，在确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2之前，还包括：确定同一土层中标贯实验点的数量；

所述确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2，包括：根据同一土层中标贯实验点的数量确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2。

5.根据权利要求4所述的一种地震液化指数的确定方法,其特征在于，所述根据同一土层中标贯实验点的数量确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2，包括：将所述标贯实验点的数量与设定阈值进行对比；

若同一土层中所述标贯实验点的数量小于所述设定阈值，则选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；其中，所述设定阈值为2；

若同一土层中所述标贯实验点的数量等于设定阈值，则对于深度较浅的标贯实验点，选取土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将深度较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于较深的标贯实验点，将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界；

若同一土层中所述标贯实验点的数量大于设定阈值，将对于靠近该土层上界的标贯实验点，选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点深度间中点的深度作为第该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于靠近该土层下界的标贯实验点，将靠近土层下界标贯实验点深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于同一土层中除了靠近土层上界标贯实验点和靠近土层下界标贯实验点之外的其他标贯实验点，将该标贯实验点深度与该标贯实验点上部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将该标贯实验点深度与该标贯实验点下部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

6.一种地震液化指数的确定系统,其特征在于，包括：

获取模块，用于获取地下水位的深度d_w，以及多个标准贯入实验点深度d_s和相应标贯实验点的锤击数N_i；

第一确定模块，用于确定液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri；根据所述标贯实验点的锤击数N_i及液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri判断相应的标贯试验点是否液化，并确定出液化深度范围；

第二确定模块，用于确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2；

第三确定模块，用于确定所述上界X_i-1和下界X_i-2对应的中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)；其计算公式为：

计算模块，用于根据多个标贯实验点的锤击数N_i、液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri以及中间变量f(X_i-1)和f(X_i-2)确定地震液化指数I_IE，其计算公式为：

其中，N_i为第i个标贯实验点锤击数的实测值；N_cri为第i个标贯实验点锤击数的临界值；X_i-1为第i个标贯实验点液化深度的上界；X_i-2为第i个标贯实验点液化深度的下界。

7.根据权利要求6所述的一种地震液化指数的确定系统,其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

获取液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri时，包括：根据下述公式(3)确定标贯实验点的液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri：

其中，N₀为液化土判别标准贯入锤击数基准值；β为调整系数；d_s为标准贯入点深度；d_w为地下水位的深度；ρ_c为黏粒含量百分率。

8.根据权利要求6所述的一种地震液化指数的确定系统,其特征在于，所述第一确定模块体用于：将所述液化判别标准贯入锤击数临界值N_cri与锤击数N_i进行对比，若N_cri>N_i，则所述标贯实验点液化；当N_cri<N_i时，则所述标贯实验点不液化；实验中获得的深度最大的液化的标贯实验点的下界之上土层的深度范围即为液化深度的范围。

9.根据权利要求6所述的一种地震液化指数的确定系统,其特征在于，所述第二确定模块具体用于：

确定同一土层中标贯实验点的数量；

根据同一土层中标贯实验点的数量确定液化深度范围内所有的标贯实验点的液化深度的上界X_i-1和下界X_i-2。

10.根据权利要求6所述的一种地震液化指数的确定系统,其特征在于，第二确定模块用于：

将所述标贯实验点的数量与设定阈值进行对比；

在同一土层中所述标贯实验点的数量小于所述设定阈值时，选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；其中，所述设定阈值为2；

在同一土层中所述标贯实验点的数量等于设定阈值时，对于深度较浅的标贯实验点，选取土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将深度较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于较深的标贯实验点，将较深标贯实验点深度与较浅标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界；选取该土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界；

在同一土层中所述标贯实验点的数量大于设定阈值时，将对于靠近该土层上界的标贯实验点，选取该土层上界深度和地下水位深度二者中的最大值作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将靠近该土层上界的标贯实验点深度与该标贯实验点下相邻标贯实验点深度间中点的深度作为第该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于靠近该土层下界的标贯实验点，将靠近土层下界标贯实验点深度与该标贯实验点上相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；选取土层下界深度和液化深度二者中的最小值作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2；对于同一土层中除了靠近土层上界标贯实验点和靠近土层下界标贯实验点之外的其他标贯实验点，将该标贯实验点深度与该标贯实验点上部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的上界X_i-1；将该标贯实验点深度与该标贯实验点下部相邻标贯实验点深度间中点的深度作为该标贯实验点液化深度的下界X_i-2。

Images