• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

杭州市典型土层剪切波速与埋深间的关系分析

李敏 杨立国 陈海鹏 盛特奇

李敏, 杨立国, 陈海鹏, 盛特奇. 杭州市典型土层剪切波速与埋深间的关系分析[J]. 震灾防御技术, 2020, 15(1): 77-88. doi: 10.11899/zzfy20200108
引用本文: 李敏, 杨立国, 陈海鹏, 盛特奇. 杭州市典型土层剪切波速与埋深间的关系分析[J]. 震灾防御技术, 2020, 15(1): 77-88. doi: 10.11899/zzfy20200108
Li Min, Yang Liguo, Chen Haipeng, Sheng Teqi. Relationship between Shear Wave Velocity and Soil Depth of Typical Soil Layers in Hangzhou Area[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2020, 15(1): 77-88. doi: 10.11899/zzfy20200108
Citation: Li Min, Yang Liguo, Chen Haipeng, Sheng Teqi. Relationship between Shear Wave Velocity and Soil Depth of Typical Soil Layers in Hangzhou Area[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2020, 15(1): 77-88. doi: 10.11899/zzfy20200108

杭州市典型土层剪切波速与埋深间的关系分析

doi: 10.11899/zzfy20200108
基金项目: 

地震科技星火计划青年项目 XH20023Y

地震科技星火计划青年项目 XH20022Y

详细信息
    作者简介:

    李敏, 女, 生于1986年。硕士。主要从事岩土地震工程研究。E-mail:limin07891@163.com

    通讯作者:

    杨立国, 男, 生于1989年。硕士。主要从事场地、抗震设计研究。E-mail:1032576484@qq.com

Relationship between Shear Wave Velocity and Soil Depth of Typical Soil Layers in Hangzhou Area

  • 摘要: 基于杭州市丰富的场地钻孔剪切波速资料,采用3种常见的剪切波速与埋深回归分析模型,分析杭州地区5类常规土在场地分类和场地未分类情况下的最优拟合公式和预测范围,并对推荐模型进行可靠性验证,对常规粉质粘土和粉砂进行地区差异性分析。研究结果表明:本文推荐的剪切波速与埋深关系公式具有良好的可靠性;地区、岩土类型和预测深度均对剪切波速与埋深关系模型的可靠性产生显著影响,故应用时应优先选用本地区统计模型,如若未有,则需根据已有资料,对选用模型进行岩土类型和适应预测深度范围验证,以保证所选模型的可靠性;受地区、岩土类型和预测深度的影响,考虑场地分类并不一定提高统计模型的预测精度,在实际工程应用中具有不确定性。
  • 图  1  杭州市地区场地钻孔位置分布图

    Figure  1.  Location of boreholes in Hangzhou

    图  2  296个钻孔资料中5类常规土剪切波速与埋深散点图

    Figure  2.  Scatter diagram of shear wave velocity and buried depth of five types of conventional soils in 296 borehole data

    图  3  不同场地分类情况下粉质粘土剪切波速与埋深散点图

    Figure  3.  Scatter diagrams of shear wave velocity and buried depth of silty clay under different site classifications

    图  4  不同场地分类情况下淤泥质粉质粘土剪切波速与埋深散点图

    Figure  4.  Scatter diagram of shear wave velocity and buried depth of mucky silty clay under different site classifications

    图  5  不同场地分类情况下粉砂剪切波速与埋深散点图

    Figure  5.  Scatter diagram of shear wave velocity and buried depth of silty sand under different site classifications

    图  6  不同场地分类情况下砂质粉土剪切波速与埋深散点图

    Figure  6.  Scatter diagram of shear wave velocity and buried depth of sandy silt under different site classifications

    图  7  不同场地分类情况下粘质粉土剪切波速与埋深散点图

    Figure  7.  Scatter diagram of shear wave velocity and buried depth of clayey silt under different site classifications

    图  8  不同场地分类情况下5类土拟合优度

    Figure  8.  Goodness of fitting of five types of soils under different site classification

    图  9  Ⅲ类场地实测剪切波速与预测值的对比分析图

    Figure  9.  Comparative analysis of measured shear wave velocity and predicted value of site Ⅲ

    图  10  粉质粘土下本文模型与其他模型剪切波速对比分析图

    Figure  10.  Comparative analysis of shear wave velocity of the model proposed in this paper and other models of silty clay

    图  11  粉砂下本文模型与其他模型剪切波速对比分析图

    Figure  11.  Comparative analysis of shear wave velocity of the model proposed in this paper and other models of silty sand

    表  1  研究区不同土类剪切波速的分布范围

    Table  1.   Distribution ranges of shear wave velocity of different soils in study area

    岩性 粉质粘土 淤泥质粉质粘土 粉砂 砂质粉土 粘质粉土
    场地类别 总计 总计 总计 总计 总计
    测试点数 1915 324 1591 902 31 871 383 17 366 904 88 816 330 69 261
    最小值/m·s-1 115 115 117 98 102 98 134 134 139 112 122 112 112 116 112
    最大值/m·s-1 390 348 390 245 215 245 357 303 357 339 310 339 321 321 270
    平均值/m·s-1 249.4 203.4 258.8 153.9 139.5 154.4 227.5 255.0 226.2 163.1 202.4 158.9 154.2 165.0 151.3
    标准差/m·s-1 59.0 62.9 53.6 29.1 30.9 28.9 54.5 42.7 54.7 37.0 56.5 31.5 32.8 45.8 27.8
    测试深度/m 2—78 2—44 2—78 2—46 4—24 2—46 1—56 1—30 5—56 1—57 1—34 1—57 2—44 2—36 2—44
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    表  2  不同场地分类情况下5类土拟合优度

    Table  2.   Goodness of fitting of five types of soil under different site classification

    岩土类型 工况 R2
    场地未分类 Ⅱ类场地 Ⅲ类场地
    粉质粘土 FN1 0.86870 0.95298 0.86330
    FN2 0.88890 0.95301 0.87860
    FN3 0.89140 0.95284 0.88130
    淤泥质粉质粘土 YN1 0.86130 0.87627 0.86470
    YN2 0.86560 0.90946 0.86850
    YN3 0.86460 0.90960 0.86770
    粉砂 FS1 0.83000 0.95942 0.83480
    FS2 0.84820 0.95659 0.84980
    FS3 0.84140 0.95670 0.84540
    砂质粉土 SF1 0.88030 0.97654 0.91490
    SF2 0.88110 0.97672 0.91530
    SF3 0.88020 0.97725 0.91550
    粘质粉土 NF1 0.83070 0.95183 0.92820
    NF2 0.83860 0.95568 0.92910
    NF3 0.83520 0.95554 0.92810
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    表  3  各场地类型下不同岩土类型的推荐模型

    Table  3.   Recommended models for different geotechnical types under different site types

    岩土类型 场地类别 推荐模型 回归方程 残差标准差 R2 适应范围/m
    粉质粘土 Ⅱ类 模型2 ${v_s} = 112.4398 + 5.9058H - 0.0077{H^2}$ 13.58 0.9530 2—44
    Ⅲ类 模型3 ${v_s} = 86.5602 + 18.7249{H^{0.6352}}$ 18.45 0.8813 2—78
    场地未分类 模型3 ${v_s} = 85.5503 + 21.3380{H^{0.6041}}$ 19.44 0.8914 2—78
    淤泥质粉质粘土 Ⅱ类 模型2 ${v_s} = 104.8362 + 0.2524{H^{1.9230}}$ 8.83 0.9096 4—24
    Ⅲ类 模型2 ${v_s} = 90.5189 + 4.1075H - 0.0227{H^2}$ 10.46 0.8685 2—46
    场地未分类 模型2 ${v_s} = 89.9598 + 4.1857H - 0.0245{H^2}$ 10.65 0.8656 2—46
    粉砂 Ⅱ类 模型1 ${v_s} = 130.5509 + 5.6417H$ 8.08 0.9594 1—30
    Ⅲ类 模型2 ${v_s} = 100.2213 + 7.3496H - 0.0521{H^2}$ 18.79 0.8498 5—56
    场地未分类 模型2 ${v_s} = 98.7936 + 7.5598H - 0.0558{H^2}$ 21.19 0.8482 1—56
    砂质粉土 Ⅱ类 模型3 ${v_s} = 112.9768 + 4.1008{H^{1.1103}}$ 8.37 0.9773 1—34
    Ⅲ类 模型3 ${v_s} = 120.9837 + 3.0980{H^{1.0546}}$ 18.45 0.9155 1—57
    场地未分类 模型2 ${v_s} = 113.5888 + 4.5896H - 0.0079{H^2}$ 12.73 0.8811 1—57
    粘质粉土 Ⅱ类 模型2 ${v_s} = 115.3530 + 4.2818H + 0.0461{H^2}$ 9.42 0.9551 2—36
    Ⅲ类 模型2 ${v_s} = 121.1832 + 2.7579H + 0.0110{H^2}$ 7.39 0.9291 2—44
    场地未分类 模型2 ${v_s} = 123.4666 + 2.4199H - 0.0354{H^2}$ 13.14 0.8386 2—44
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    表  4  Ⅱ类场地实测剪切波速与预测值的对比分析

    Table  4.   Comparative analysis of measured shear wave velocity and predicted value of site Ⅱ

    岩土类型 钻孔编号 深度
    /m
    实测剪切波速
    /m·s-1
    Ⅱ类场地预测值
    /m·s-1
    相对误差
    /%
    场地未分类预测值
    /m·s-1
    相对误差
    /%
    粉质粘土 JZ1 3 130 130 0.07 127 -2.32
    JZ1 5 143 142 -0.84 142 -0.72
    JZ-Ⅳ 8 152 159 4.76 160 5.58
    JZ-Ⅳ 24 222 250 12.68 231 4.09
    JZ-Ⅳ 27 263 267 1.44 242 -8.06
    粉砂 JZ1 29 278 278 -0.06 249 -10.54
    JZ1 24 233 266 14.14 248 6.48
    JZ1 26 286 277 -3.06 258 -9.92
    淤泥质粉质粘土 JZ-Ⅳ 16 154 157 1.97 151 -2.17
    JZ-Ⅳ 17 145 163 12.75 154 6.23
    JZ-Ⅳ 19 159 177 11.62 161 1.03
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  • 收稿日期:  2019-08-02
  • 刊出日期:  2020-03-01

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