CN114638128A - 联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法及系统 - Google Patents

联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法及系统 Download PDF

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CN114638128A CN202210559475.9A CN202210559475A CN114638128A CN 114638128 A CN114638128 A CN 114638128A CN 202210559475 A CN202210559475 A CN 202210559475A CN 114638128 A CN114638128 A CN 114638128A
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黄展魏
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Abstract

本发明涉及岩土工程勘察和建筑抗震中地基土场地类别判别领域，尤其是涉及联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法及系统，包括如下步骤：创建初始数据库；利用所述初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善所述初始数据库获得完整数据库；根据所述完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模型，利用所述解译变量完善所述初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式；对所述液化概率计算公式变形求解以得液化阻力比公式；利用所述液化阻力比公式，结合液化应力比从而获得所述砂土的液化判定结果。本发明联合静力触探和剪切波速测试，基于优势互补原则能够准确全面反映土体的力学响应，准确进行液化判别。

Description

联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法及系统
技术领域
本发明涉及岩土工程勘察和建筑抗震中地基土场地类别判别领域，尤其是涉及联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法及系统。
背景技术
地震引发土体液化常常会导致建筑物基础的不均匀沉降，是地基基础震害的主要原因之一。因此，有效进行饱和土液化的判别是土工抗震勘察中的重要内容。通常，饱和土液化判别方法分为室内试验和原位测试两大类。原位测试技术以其快速、无扰动、经济等优势，被广泛用于液化判别领域。静力触探（CPT）作为最主要的原位测试技术，因其能够提供详细的剖面图，具有近似连读、可重复测量的优点，成为土体液化判别的主要测试技术。然而，基于CPT的液化判别方法需要根据土体特性进行相应修正，这在细粒含量较高的砂土液化判别时显得尤为重要，往往在细粒含量高的土体中准确性大幅降低。另外，国际上通用的CPT液化判别方法给出的公式仅适用于等效归一化锥尖阻力qc1N,cs不大于160的工况，当qc1N,cs大于160时，尚未给出相应的公式进行判别，仅能靠主观判别，并且基于CPT测试参数的判别方法仅能反映土体的强度特性。近年来，利用剪切波速（Vs）对砂土液化进行评估已受到国内外广泛关注，并取得了重要的研究成果。该方法的最大优势在于其基本独立于土体特性，如细粒含量和颗粒压缩性，能够反映土体的刚度特性，但测试间隔一般为1.0m或1.5m，得到的结果缺乏详细的地层信息。此外，现有CPT-Vs相关性方法的实质是在无法同时具备CPT和Vs测试的条件下，利用相关关系将Vs转换为CPT锥尖阻力或将Vs转换为CPT锥尖阻力 ，依据现有的Vs或CPT方法分别进行单一液化判别，均可能存在一定的误差或不足。在现代基础设施建设中，尤其是复杂的高风险项目中，需要更多采用方法综合判别地基土是否液化。进而往往在同一位置使用CPT与Vs测试方法，以便相互验证，或采用地震波静力触探进行一次性测试，但目前通常都是两种测试手段对应两种方法分别进行液化评价，造成费时、费力、准确性不高等结果。可看出现有上述液化判别方法无法保证满足“安全性、长期服役性能和防灾减灾能力”的要求。因此，迫切需要开发一种结合CPT和Vs各自的优势的土体液化判别方法，从而综合反映土体的强度、刚度等特性，提高判别准确度，降低工程风险。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法及系统，旨在解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，包括如下步骤：创建初始数据库，所述初始数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录；利用所述初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善所述初始数据库获得完整数据库，所述完整数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录和所述液化案例记录对应的所述剪切波速；根据所述完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模型，利用所述解译变量完善所述初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，所述解译变量包括归一化锥尖阻力、归一化剪切波速、土层有效上覆土压力、地震荷载参数中的震级和液化应力比；对所述液化概率计算公式变形求解以得液化阻力比公式；利用所述液化阻力比公式，结合所述液化应力比从而获得所述砂土的液化判定结果。本发明解决了现有静力触探测试或剪切波速测试液化判别方法中单一测试、不准确、无法兼顾土体强度与刚度综合相应特性，测试土体的范围较小等问题，联合静力触探和剪切波速测试，基于优势互补原则，提出采用两个土性参数的液化判别方法，能够准确全面反映土体的力学响应，准确进行液化判别，为岩土工程勘察实践提供有力的检测方法。
可选地，所述创建初始数据库，所述初始数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录，包括如下步骤：收集静力触探测试的液化案例记录；筛选所述静力触探测试的液化案例记录从而获得高质量的标准静力触探测试的液化案例记录；通过编译所述高质量的标准静力触探测试的液化案例记录，创建所述初始数据库。利用实际且标准化手段的静力触探测试的液化案例记录生成初始数据库，保证了数据的可靠性，并能生成实际的效益。
可选地，所述利用所述初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善所述初始数据库获得完整数据库，所述完整数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录和所述液化案例记录对应的所述剪切波速，包括如下步骤：在所述初始数据库中提取每个所述液化案例记录中的相关参数，所述相关参数包括关键层内的锥尖阻力、土分类指数、土层上覆土压力、土层有效上覆土压力、地震动峰值加速度、重力加速度、应力折减系数和地震荷载参数中的震级；将所述锥尖阻力归一化处理，从而获得所述归一化锥尖阻力；将所述剪切波速归一化处理，从而获得所述归一化剪切波速；利用所述归一化锥尖阻力和所述归一化剪切波速通过匹配关系式进行匹配，所述匹配关系式满足如下公式：
Figure 260737DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 825711DEST_PATH_IMAGE002
表示剪切波速，
Figure 255424DEST_PATH_IMAGE003
表示土分类指数，
Figure 323874DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；结合所 述土层上覆土压力、所述土层有效上覆土压力和地震动峰值加速度，计算求得液化应力比， 所述液化应力比满足如下公式：
Figure 931573DEST_PATH_IMAGE005
，
其中，
Figure 780580DEST_PATH_IMAGE006
表述液化应力比，
Figure 499137DEST_PATH_IMAGE007
表示土层上覆土压力，
Figure 936941DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土 压力，
Figure 715541DEST_PATH_IMAGE009
表示地震动峰值加速度，
Figure 51844DEST_PATH_IMAGE010
表示重力加速度，
Figure 308513DEST_PATH_IMAGE011
表示应力折减系数；把所述归一 化锥尖阻力、所述归一化剪切波速和所述液化应力比录入所述初始数据库中，从而获得完 整数据库。本发明在此步骤中由于静力触探与剪切波速的关系式包含土分类指数，即该关 系式可针对不同的土体类型和特征，这使得本发明方法适用范围广。
可选地，所述结合所述土层上覆土压力、所述土层有效上覆土压和地震荷载参数中的震级，计算求得液化应力比，还包括如下步骤：确定所述震级，利用所述震级对液化应力比标定，所述标定后的液化应力比满足如下公式：
Figure 617135DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，
Figure 363374DEST_PATH_IMAGE013
表示标定后的液化应力比，
Figure 373924DEST_PATH_IMAGE014
表示标定前的液化应力比，
Figure 434284DEST_PATH_IMAGE015
表 示震级。本发明通过此步骤可液化应力比依照震级进行统一化，提升了数据的可靠性，并且 便于后续运算。
可选地，所述将所述锥尖阻力归一化处理，从而获得所述归一化锥尖阻力，包括如下步骤：确定土层有效上覆土压力的大小，将所述关键层内的锥尖阻力修正至满足所述土层有效上覆土压力的大小，从而获得归一化锥尖阻力，所述归一化锥尖阻力满足如下公式：
Figure 597412DEST_PATH_IMAGE016
，
其中，
Figure 514553DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 763131DEST_PATH_IMAGE017
表示关键层内的锥尖阻力；
Figure 870590DEST_PATH_IMAGE007
表示土层上覆 土压力；
Figure 684963DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力；
Figure 241846DEST_PATH_IMAGE003
表示土分类指数；
Figure 712142DEST_PATH_IMAGE018
表示单位压强。
可选地，所述将所述剪切波速归一化处理，从而获得所述归一化剪切波速，所述归一化剪切波速满足如下公式：
Figure 379883DEST_PATH_IMAGE019
，
其中，
Figure 48762DEST_PATH_IMAGE020
表示归一化剪切波速；
Figure 760235DEST_PATH_IMAGE021
表示剪切波速；
Figure 983406DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力。 本发明通过将实测参数修正到设定的土层有效上覆土压力的大小，从而完成归一化处理， 并获得归一化后的参数，为后续运算提供了准确的数据。
可选地，所述根据所述完整数据库定义所述解译变量并建立初始液化概率模型，利用所述解译变量完善所述初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，所述解译变量包括归一化锥尖阻力、归一化剪切波速、土层有效上覆土压力、地震荷载参数中的震级和液化应力比，包括如下步骤：建立初始液化概率模型，所述初始液化概率模型满足如下公式：
Figure 985997DEST_PATH_IMAGE023
，
其中，
Figure 712645DEST_PATH_IMAGE024
表示液化概率，
Figure 611330DEST_PATH_IMAGE024
的取值范围为
Figure 852956DEST_PATH_IMAGE025
；
Figure 111768DEST_PATH_IMAGE026
表示自变量；
Figure 958501DEST_PATH_IMAGE027
表示回归系数；以求取最大的液化概率为条件建立似然函数，所述似然函数 满足如下公式：
Figure 559247DEST_PATH_IMAGE028
，
其中，
Figure 491431DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 39087DEST_PATH_IMAGE030
表示正整数；
Figure 802643DEST_PATH_IMAGE031
为液化指标，
Figure 26820DEST_PATH_IMAGE032
表示液化，
Figure 446300DEST_PATH_IMAGE033
表示 非液化；
Figure 594385DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 415710DEST_PATH_IMAGE035
表示为数据量；定义所述解译变量为自变量，并将所述自变量代 入所述似然函数，通过对所述回归系数求导获得似然函数方程组；通过求解所述似然函数 方程组，获得的所述回归系数的数值；将所述数值代入所述初始液化概率模型，从而获得液 化概率计算公式。本发明利用逻辑回归的概率模型获得初始液化概率模型，并建立似然方 程，通过极值估计求解似然方程获得初始液化概率模型中的未知参数，即回归系数，步骤简 洁明确，同时求取的参数结果也精准。
可选地，所述似然函数还满足如下公式：
Figure 561521DEST_PATH_IMAGE036
，
其中，
Figure 717564DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 403761DEST_PATH_IMAGE030
表示正整数；
Figure 345172DEST_PATH_IMAGE031
为液化指标，
Figure 396304DEST_PATH_IMAGE032
表示液化，
Figure 587114DEST_PATH_IMAGE033
表示 非液化；
Figure 280264DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 59870DEST_PATH_IMAGE035
表示为数据量。本发明可利用该似然函数通过多种方法求取初始 液化概率模型中的未知参数，即回归系数，增加了本发明方法的合理性和实用性，具有一定 的研究价值。
可选地，所述液化概率计算公式满足如下公式：
Figure 813062DEST_PATH_IMAGE037
，
其中，
Figure 491168DEST_PATH_IMAGE038
表示液化概率；
Figure 722430DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 107274DEST_PATH_IMAGE020
表示归一化剪切波速；
Figure 280636DEST_PATH_IMAGE015
表示地震荷载参数中的震级；
Figure 446038DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力；
Figure 215411DEST_PATH_IMAGE014
表示液化应力比。
可选地，所述对所述液化概率计算公式变形求解以得液化阻力比公式，包括如下步骤：使液化阻力比等效于液化时所述液化应力比的极限值；利用所述液化概率计算公式，将所述液化应力比替换为所述液化阻力比；通过公式变形获得液化阻力比公式，所述液化阻力比公式满足如下公式：
Figure 720341DEST_PATH_IMAGE039
，
其中，
Figure 612074DEST_PATH_IMAGE040
表示液化阻力比，
Figure 468035DEST_PATH_IMAGE038
表示液化概率；
Figure 24787DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 446541DEST_PATH_IMAGE020
表 示归一化剪切波速；
Figure 712437DEST_PATH_IMAGE015
表示地震荷载参数中的震级；
Figure 524535DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力。本发 明的液化阻力比公式能够满足概率性能要求，可通过所要求的液化概率要求给出所需要的 液化阻力比CRR的表达式，并且所提出的表达式包含二元参数：CPT试验中的q c1N 、V s 试验中 的V s1 ，分别表征和反映土体的强度、刚度等力学响应。
可选地，所述利用所述液化阻力比公式，结合所述液化应力比从而获得所述砂土的液化判定结果，包括如下步骤：定义确定液化的条件；利用所述条件，结合所述液化阻力比公式获得所述液化阻力比；通过比较所述液化阻力比与所述液化应力比，获得所述液化判定结果。本发明通过上述比较判定，反映实测值与预测值之间的吻合程度高，即液化判别结果的准确率高，反映了本方法判别结果的合理性。
另一方面，本发明提供联合静力触探和剪切波速测试的液化判别系统，该系统包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法。本系统结构紧凑，运算速度快，效率高，为实现联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法提供了一个极好的实体基础，扩大了本发明更有实际用途范围，也提升了本发明的商业价值。
附图说明
图1为本发明联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法流程图；
图2为本发明P L =50%作为液化确定性界面平面示意图；
图3为本发明P L =50%作为液化确定性界面三维示意图；
图4为L2测点孔压静力触探测试参数剖面图；
图5为本发明的方法对L2测点的液化判别结果示意图；
图6为本发明静力触探和剪切波速测试的液化判别系统示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
请参阅图1，本实施例提供了联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，包括如下步骤：S1、创建初始数据库，初始数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录。
在本实施例中，创建初始数据库，包括如下步骤：S11、收集静力触探测试的液化案 例记录，具体地，在本实施例从16次大地震收集了165个标准静力触探测试的液化案例记 录，其中包含125个液化案例和40个非液化案例，每份液化案例记录中均包含完整的静力触 探测试参数，地震荷载参数和土性参数，更详细地，该静力触探测试参数包括关键层内的锥 尖阻力q c ，侧壁摩阻力f s ，关键层深度H、土层上覆土压力
Figure 166869DEST_PATH_IMAGE007
、土层有效上覆土压力
Figure 443130DEST_PATH_IMAGE008
、地 震动峰值加速度
Figure 135054DEST_PATH_IMAGE009
、地震荷载参数中的震级M w ，液化应力比CSR等参数信息；S12、筛选静 力触探测试的液化案例记录从而获得高质量的标准静力触探测试的液化案例记录，具体 地，在本实施例中，剔除了非标准或机械圆锥或无侧摩阻力数据的不可靠类数据；S13、通过 编译高质量的标准静力触探测试的液化案例记录，创建初始数据库。本方法的步骤S11-S13 利用实际且标准化手段的静力触探测试的液化案例记录生成初始数据库，保证了数据的可 靠性，并能生成实际的效益。
在另一个可选地实施例中，联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，还包括如下步骤：S2、利用初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善初始数据库获得完整数据库，完整数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录和液化案例记录对应的剪切波速。
在本实施例中，利用初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善初始数据库获得完整数据库，包括如下步骤：S21、在初始数据库中提取每个液化案例记录中的相关参数，相关参数包括关键层内的锥尖阻力、土分类指数、土层上覆土压力、土层有效上覆土压力、地震动峰值加速度、重力加速度、应力折减系数和地震荷载参数中的震级。
在又一个实施例中，利用初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善初始数据库获得完整数据库，还包括如下步骤：S22、将锥尖阻力归一化处理，从而获得归一化锥尖阻力。
详细地，在本实施例中，将锥尖阻力归一化处理，从而获得归一化锥尖阻力，包括如下步骤：确定土层有效上覆土压力的大小，更加详细地，土层有效上覆土压力的大小具体可以选择为100kPa，将关键层内的锥尖阻力修正至满足土层有效上覆土压力的大小，从而获得归一化锥尖阻力，归一化锥尖阻力满足如下公式：
Figure 434449DEST_PATH_IMAGE016
，
其中，
Figure 146053DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 745661DEST_PATH_IMAGE017
表示关键层内的锥尖阻力；
Figure 87781DEST_PATH_IMAGE007
表示土层上覆 土压力；
Figure 389318DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力；
Figure 904613DEST_PATH_IMAGE003
表示土分类指数；
Figure 93149DEST_PATH_IMAGE018
表示单位压强，更加详细地， 其中
Figure 871749DEST_PATH_IMAGE041
，
Figure 208052DEST_PATH_IMAGE030
表示土壤应力指数。
在又一个实施例中，利用初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善初始数据库获得完整数据库，还包括如下步骤：S23、将剪切波速归一化处理，从而获得归一化剪切波速。
详细地，在本实施例中，将剪切波速归一化处理，从而获得归一化剪切波速，包括如下步骤：确定土层有效上覆土压力的大小，更加详细地，土层有效上覆土压力的大小具体可以选择为100kPa，将剪切波速修正至满足土层有效上覆土压力的大小，从而获得归一化剪切波速，归一化剪切波速满足如下公式：
Figure 730301DEST_PATH_IMAGE019
，
其中，
Figure 22611DEST_PATH_IMAGE020
表示归一化剪切波速；
Figure 972112DEST_PATH_IMAGE021
表示剪切波速；
Figure 530132DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力。 本发明通过S22-23步骤将实测参数修正到设定的土层有效上覆土压力的大小，从而完成归 一化处理，并获得归一化后的参数，为后续运算提供了准确的数据。
在又一个实施例中，利用初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善初始数据库获得完整数据库，还包括如下步骤：S24、将归一化锥尖阻力和归一化剪切波速通过匹配关系式进行匹配，匹配关系式满足如下公式：
Figure 590492DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 753620DEST_PATH_IMAGE002
表示剪切波速，
Figure 670761DEST_PATH_IMAGE003
表示土分类指数，
Figure 434186DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力。
在又一个实施例中，利用初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善初始数据库获得完整数据库，还包括如下步骤：S25、结合土层上覆土压力、土层有效上覆土压力和地震动峰值加速度，计算求得液化应力比，液化应力比满足如下公式：
Figure 32658DEST_PATH_IMAGE005
，
其中，
Figure 847030DEST_PATH_IMAGE006
表述液化应力比，
Figure 403913DEST_PATH_IMAGE007
表示土层上覆土压力，
Figure 874209DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土 压力，
Figure 525639DEST_PATH_IMAGE009
表示地震动峰值加速度，
Figure 460097DEST_PATH_IMAGE010
表示重力加速度，
Figure 187882DEST_PATH_IMAGE011
表示应力折减系数。
具体地，本实施例中，结合土层上覆土压力、土层有效上覆土压和地震荷载参数中的震级，计算求得液化应力比，还包括如下步骤：确定震级，利用震级对液化应力比标定，标定后的液化应力比满足如下公式：
Figure 879894DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，
Figure 148064DEST_PATH_IMAGE013
表示标定后的液化应力比，
Figure 140291DEST_PATH_IMAGE014
表示标定前的液化应力比，
Figure 757086DEST_PATH_IMAGE015
表 示震级。更具体地，
Figure 264291DEST_PATH_IMAGE042
，其中
Figure 273835DEST_PATH_IMAGE043
，
Figure 120568DEST_PATH_IMAGE044
表示震级比例系数。本发明 通过此步骤可液化应力比依照震级进行统一化，提升了数据的可靠性，并且便于后续运算。
在又一个实施例中，利用初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善初始数据库获得完整数据库，还包括如下步骤：S26、把归一化锥尖阻力、归一化剪切波速和液化应力比录入初始数据库中，从而获得完整数据库。
综上，本发明由S21-S26步骤中静力触探与剪切波速的匹配关系式得知，静力触探与剪切波速的匹配关系式内包含土分类指数，即该匹配关系式可针对不同的土体类型和特征，这使得本发明方法适用范围广。
在一个可选地实施例中，联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，还包括如下步骤：S3、根据完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模型，利用解译变量完善初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，解译变量包括归一化锥尖阻力、归一化剪切波速、土层有效上覆土压力、地震荷载参数中的震级和液化应力比。
详细地，在本实施例中，根据完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模型，利用解译变量完善初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，包括如下步骤：S31、建立初始液化概率模型，初始液化概率模型满足如下公式：
Figure 924576DEST_PATH_IMAGE023
，
其中，
Figure 653498DEST_PATH_IMAGE024
表示液化概率，
Figure 716001DEST_PATH_IMAGE024
的取值范围为
Figure 417241DEST_PATH_IMAGE025
；
Figure 392150DEST_PATH_IMAGE026
表示自变量；
Figure 873947DEST_PATH_IMAGE027
表示回归系数。
在又一个可选地实施例中，根据完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模型，利用解译变量完善初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，还包括如下步骤：S32、以求取最大的液化概率为条件建立似然函数，似然函数满足如下公式：
Figure 225294DEST_PATH_IMAGE028
，
其中，
Figure 30307DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 972856DEST_PATH_IMAGE030
表示正整数；
Figure 879632DEST_PATH_IMAGE031
为液化指标，
Figure 769090DEST_PATH_IMAGE032
表示液化，
Figure 444922DEST_PATH_IMAGE033
表示 非液化；
Figure 823951DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 484869DEST_PATH_IMAGE035
表示为数据量。该S32步骤中的似然函数更有利于对未知参数，即 回归系数，的求解。
更详细地，在本实施例中，似然函数还满足如下公式：
Figure 912439DEST_PATH_IMAGE036
，
其中，
Figure 708357DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 258287DEST_PATH_IMAGE030
表示正整数；
Figure 608497DEST_PATH_IMAGE031
为液化指标，
Figure 354605DEST_PATH_IMAGE032
表示液化，
Figure 801767DEST_PATH_IMAGE033
表示 非液化；
Figure 460281DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 484738DEST_PATH_IMAGE035
表示为数据量。本发明可利用该似然函数通过多种方法求取初始 液化概率模型中的未知参数，即回归系数，增加了本发明方法的合理性和实用性，具有一定 的研究价值。
在又一个可选地实施例中，根据完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模 型，利用解译变量完善初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，还包括如下步骤： S33、定义解译变量为自变量，并将自变量代入似然函数，通过对回归系数求导获得似然函 数方程组。具体地，在本实施例中，将归一化锥尖阻力
Figure 519690DEST_PATH_IMAGE004
、归一化剪切波速
Figure 24621DEST_PATH_IMAGE020
、地震荷载 参数中的震级
Figure 916353DEST_PATH_IMAGE015
、土层有效上覆土压力
Figure 756002DEST_PATH_IMAGE008
和液化应力比
Figure 329066DEST_PATH_IMAGE014
分别定义为
Figure 750820DEST_PATH_IMAGE045
；再利用S32步骤中似然函数对回归系数分别求导获得似然函数方程组，即满足如下公式：
Figure 16716DEST_PATH_IMAGE046
=0，
Figure 828815DEST_PATH_IMAGE047
。
在又一个可选地实施例中，根据完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模 型，利用解译变量完善初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，还包括如下步骤： S34、通过求解似然函数方程组，获得的回归系数的数值。具体地，在本实施例中，求解S33步 骤的似然函数方程组获得的回归系数的数值包括：
Figure 2307DEST_PATH_IMAGE048
。
在又一个可选地实施例中，根据完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模型，利用解译变量完善初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，还包括如下步骤：S35、将数值代入初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式。
更具体地，在本实施例中，液化概率计算公式满足如下公式：
Figure 731097DEST_PATH_IMAGE037
，
其中，
Figure 902316DEST_PATH_IMAGE038
表示液化概率；
Figure 467289DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 444473DEST_PATH_IMAGE020
表示归一化剪切波速；
Figure 44081DEST_PATH_IMAGE015
表示地震荷载参数中的震级；
Figure 635468DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力；
Figure 218896DEST_PATH_IMAGE014
表示液化应力比。
综上，本发明步骤S31-S35利用逻辑回归的概率模型获得初始液化概率模型，并建立似然方程，通过极值估计求解似然方程获得初始液化概率模型中的未知参数，即回归系数，步骤简洁明确，同时求取的参数结果也精准。
在另一个可选地实施例中，联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，还包括如下步骤：S4、对液化概率计算公式变形求解以得液化阻力比公式；
详细地，在本实施例中，对液化概率计算公式变形求解以得液化阻力比公式，包括如下步骤：S41、使液化阻力比等效于液化时液化应力比的极限值，具体地，在本实施例中根据极限状态原理，将液化阻力比CRR看作是液化发生下CSR的极限值；S42、利用液化概率计算公式，将液化应力比替换为液化阻力比；S43、通过公式变形获得液化阻力比公式，液化阻力比公式满足如下公式：
Figure 203033DEST_PATH_IMAGE039
，
其中，
Figure 391569DEST_PATH_IMAGE040
表示液化阻力比，
Figure 170169DEST_PATH_IMAGE038
表示液化概率；
Figure 240893DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 12409DEST_PATH_IMAGE020
表 示归一化剪切波速；
Figure 55451DEST_PATH_IMAGE015
表示地震荷载参数中的震级；
Figure 4953DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力。本发 明的液化阻力比公式能够满足概率性能要求，可通过所要求的液化概率要求给出所需要的 液化阻力比CRR的表达式，并且所提出的表达式包含二元参数：CPT试验中的q c1N 、V s 试验中 的V s1 ，分别表征和反映土体的强度、刚度等力学响应。
更加具体地，在本实施例中，请参见表1，表1给出了利用S43步骤中液化阻力比公式计算得到的预测值、场地实际液化观测值的对比情况以及每种情况下预测准确率：
Figure DEST_PATH_IMAGE049
从表1中可看出，当给定123个液化场地中有116个判别为液化，预测准确率高达94.3%，针对全部的案例，整体预测准确率为89.5%。
在又一个可选地实施例中，联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，还包括如下步骤：S5、利用液化阻力比公式，结合液化应力比从而获得砂土的液化判定结果。
具体地，在本实施例中，利用液化阻力比公式，结合液化应力比从而获得砂土的液化判定结果，包括如下步骤：S51、定义确定液化的条件，在本实施例中，将P L =50%作为确定液化的条件性界面，请参见图5，图2表示P L =50%作为液化确定性界面平面示意图，其中，黑色小球所在的区域为液化区域，黑色小球表示液化的样本点，白色小球所在的区域为非液化区域，白色小球表示未液化的样本点，黑线表示液化确定性界面；图3表示P L =50%作为液化确定性界面三维示意图，其中，黑色小球所在的区域为液化区域，黑色小球表示液化的样本点，白色小球所在的区域为非液化区域，白色小球表示未液化的样本点，黑色网线表示液化确定性界面；S52、利用条件，结合液化阻力比公式获得液化阻力比；S53、通过比较液化阻力比与液化应力比，获得液化判定结果。本发明通过上述比较判定，反映实测值与预测值之间的吻合程度高，即液化判别结果的准确率高，反映了本方法判别结果的合理性。具体地，请参见图4和图5，以1976年唐山7.8级大地震所引发的砂土液化场地为例，通过当下从现场取样进行了室内试验，对场地的液化进行了再评价。以L2测点为例，现场观察为液化点。图4表示L2测点孔压静力触探测试参数剖面图，包括锥尖阻力qc，侧壁摩阻力fs，摩阻比Rf，现场孔隙水压力u2和静水压力u0，结合地质资料和室内试验划分土层，并通过S1-S5步骤获得图5，图5为本发明的方法对L2测点的液化判别结果示意图，在图4和图5中，土层分类用A、B、C、D、E和F来表示，其中A表示填土层，B表示黏质粉土层，C表示黏土层，D表示粉砂夹层，E表示粉砂层，F表示粉质黏土层。
综上，本发明的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法解决了现有静力触探测试或剪切波速测试液化判别方法中单一测试、不准确、无法兼顾土体强度与刚度综合相应特性，测试土体的范围较小等问题，联合静力触探和剪切波速测试，基于优势互补原则，提出采用两个土性参数的液化判别方法，能够准确全面反映土体的力学响应，准确进行液化判别，为岩土工程勘察实践提供有力的检测方法。
请参见图6，本发明提供联合静力触探和剪切波速测试的液化判别系统，该系统包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，存储器用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令，处理器被配置用于调用程序指令，执行上述联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法。本系统结构紧凑，运算速度快，效率高，为实现联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法提供了一个极好的实体基础，扩大了本发明更有实际用途范围，也提升了本发明的商业价值。
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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，包括如下步骤：
创建初始数据库，所述初始数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录；
利用所述初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善所述初始数据库获得完整数据库，所述完整数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录和所述液化案例记录对应的所述剪切波速；
根据所述完整数据库定义解译变量并建立初始液化概率模型，利用所述解译变量完善所述初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，所述解译变量包括归一化锥尖阻力、归一化剪切波速、土层有效上覆土压力、地震荷载参数中的震级和液化应力比；
对所述液化概率计算公式变形求解以得液化阻力比公式；
利用所述液化阻力比公式，结合所述液化应力比从而获得所述砂土的液化判定结果。
2.根据权利要求1所述的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，所述创建初始数据库，所述初始数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录，包括如下步骤：
收集静力触探测试的液化案例记录；
筛选所述静力触探测试的液化案例记录从而获得高质量的标准静力触探测试的液化案例记录；
通过编译所述高质量的标准静力触探测试的液化案例记录，创建所述初始数据库。
3.根据权利要求1所述的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，所述利用所述初始数据库匹配砂土的剪切波速，从而完善所述初始数据库获得完整数据库，所述完整数据库包括标准静力触探测试的液化案例记录和所述液化案例记录对应的所述剪切波速，包括如下步骤：
在所述初始数据库中提取每个所述液化案例记录中的相关参数，所述相关参数包括关键层内的锥尖阻力、剪切波速、土分类指数、土层上覆土压力、土层有效上覆土压力、地震动峰值加速度、重力加速度、应力折减系数和地震荷载参数中的震级；
将所述锥尖阻力归一化处理，从而获得所述归一化锥尖阻力；
将所述剪切波速归一化处理，从而获得所述归一化剪切波速；
利用所述归一化锥尖阻力和所述归一化剪切波速通过匹配关系式进行匹配，所述匹配关系式满足如下公式：
Figure 102810DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 488792DEST_PATH_IMAGE002
表示剪切波速，
Figure 737371DEST_PATH_IMAGE003
表示土分类指数，
Figure 335842DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
结合所述土层上覆土压力、所述土层有效上覆土压力和地震动峰值加速度，计算求得液化应力比，所述液化应力比满足如下公式：
Figure 868324DEST_PATH_IMAGE005
，
其中，
Figure 956365DEST_PATH_IMAGE006
表述液化应力比，
Figure 692240DEST_PATH_IMAGE007
表示土层上覆土压力，
Figure 94403DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力，
Figure 232123DEST_PATH_IMAGE009
表示地震动峰值加速度，
Figure 491066DEST_PATH_IMAGE010
表示重力加速度，
Figure 963505DEST_PATH_IMAGE011
表示应力折减系数；
把所述归一化锥尖阻力、所述归一化剪切波速和所述液化应力比录入所述初始数据库中，从而获得完整数据库。
4.根据权利要求3所述的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，所述结合所述土层上覆土压力、所述土层有效上覆土压和地震荷载参数中的震级，计算求得液化应力比，还包括如下步骤：
确定所述震级，利用所述震级对所述液化应力比标定，所述标定后的液化应力比满足如下公式：
Figure 903779DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，
Figure 692743DEST_PATH_IMAGE013
表示标定后的液化应力比，
Figure 591429DEST_PATH_IMAGE014
表示标定前的液化应力比，
Figure 36317DEST_PATH_IMAGE015
表示震 级。
5.根据权利要求3所述的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，所述将所述锥尖阻力归一化处理，从而获得所述归一化锥尖阻力，包括如下步骤：
确定土层有效上覆土压力的大小，将所述关键层内的锥尖阻力修正至满足所述土层有效上覆土压力的大小，从而获得归一化锥尖阻力，所述归一化锥尖阻力满足如下公式：
Figure 35409DEST_PATH_IMAGE016
，
其中，
Figure 944459DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 748467DEST_PATH_IMAGE017
表示关键层内的锥尖阻力；
Figure 680651DEST_PATH_IMAGE007
表示土层上覆土压 力；
Figure 25045DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力；
Figure 991864DEST_PATH_IMAGE003
表示土分类指数；
Figure 216040DEST_PATH_IMAGE018
表示单位压强。
6.根据权利要求3所述的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，所述根据所述完整数据库定义所述解译变量并建立初始液化概率模型，利用所述解译变量完善所述初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式，所述解译变量包括归一化锥尖阻力、归一化剪切波速、土层有效上覆土压力、地震荷载参数中的震级和液化应力比，包括如下步骤：
建立初始液化概率模型，所述初始液化概率模型满足如下公式：
Figure 432258DEST_PATH_IMAGE020
，
其中，
Figure 783605DEST_PATH_IMAGE021
表示液化概率，
Figure 339351DEST_PATH_IMAGE021
的取值范围为
Figure 750741DEST_PATH_IMAGE022
；
Figure 454255DEST_PATH_IMAGE023
表示自变量；
Figure 592981DEST_PATH_IMAGE024
表示回归系数；
以求取最大的液化概率为条件建立似然函数，所述似然函数满足如下公式：
Figure 268813DEST_PATH_IMAGE025
，
其中，
Figure 647842DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 41914DEST_PATH_IMAGE027
表示正整数；
Figure 469484DEST_PATH_IMAGE028
为液化指标，
Figure 249090DEST_PATH_IMAGE029
表示液化，
Figure 799020DEST_PATH_IMAGE030
表示非液 化；
Figure 414810DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 911650DEST_PATH_IMAGE032
表示为数据量；
定义所述解译变量为自变量，并将所述自变量代入所述似然函数，通过对所述回归系数求导获得似然函数方程组；
通过求解所述似然函数方程组，获得的所述回归系数的数值；
将所述数值代入所述初始液化概率模型，从而获得液化概率计算公式。
7.根据权利要求6所述的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，所述液化概率计算公式满足如下公式：
Figure 358812DEST_PATH_IMAGE033
，
其中，
Figure 17326DEST_PATH_IMAGE034
表示液化概率；
Figure 369679DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 201369DEST_PATH_IMAGE035
表示归一化剪切波速；
Figure 971879DEST_PATH_IMAGE015
表示 地震荷载参数中的震级；
Figure 535715DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力；
Figure 391676DEST_PATH_IMAGE014
表示液化应力比。
8.根据权利要求7所述的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，所述对所述液化概率计算公式变形求解以得液化阻力比公式，包括如下步骤：
使液化阻力比等效于液化时所述液化应力比的极限值；
利用所述液化概率计算公式，将所述液化应力比替换为所述液化阻力比；
通过公式变形获得液化阻力比公式，所述液化阻力比公式满足如下公式：
Figure 27056DEST_PATH_IMAGE036
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示液化阻力比，
Figure 839024DEST_PATH_IMAGE034
表示液化概率；
Figure 901657DEST_PATH_IMAGE004
表示归一化锥尖阻力；
Figure 979335DEST_PATH_IMAGE035
表示归 一化剪切波速；
Figure 356090DEST_PATH_IMAGE015
表示地震荷载参数中的震级；
Figure 632350DEST_PATH_IMAGE008
表示土层有效上覆土压力。
9.根据权利要求8所述的联合静力触探和剪切波速测试的液化判别方法，其特征在于，所述利用所述液化阻力比公式，结合所述液化应力比从而获得所述砂土的液化判定结果，包括如下步骤：
定义确定液化的条件；
利用所述条件，结合所述液化阻力比公式获得所述液化阻力比；
通过比较所述液化阻力比与所述液化应力比，获得所述液化判定结果。
10.联合静力触探和剪切波速测试的液化判别系统，其特征在于，包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。
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