渤海常见土类剪切波速与埋深关系分析1.PDFVIP

第 12 卷 第 2 期 震灾防御技术 Vol. 12 ，No. 2 2017 年 6 月 Technology for Earthquake Disaster Prevention Jun. ，2017 荣棉水，吕悦军，蒋其峰，修立伟，2017 ．渤海常见土类剪切波速与埋深关系分析．震灾防御技术，12 （2 ）：288—297 ． doi ：10.11899/zzf 渤海常见土类剪切波速与埋深关系分析1 1 ） 1 ） 2 ） 1 ） 荣棉水 吕悦军 蒋其峰 修立伟 1）中国地震局地壳应力研究所，北京 100085 2 ）山东省地震局，济南 250014 摘要 土层的剪切波速是岩土地震工程中重要的物理量，本文利用多年来在渤海海域地震安全性评价 中积累的资料，研究了渤海常见土类剪切波速和埋深的关系。利用非线性最小二乘法，采用指数函数、 一次函数、二次函数、幂函数、“幂函数+常数函数”、“幂函数+一次函数”6 种回归模型对各类土的剪 切波速和埋深的关系进行了回归分析，以拟合优度以及最小二乘拟合的误差平方和为评价指标对比了 各种模型拟合效果的优劣。结果表明，“幂函数+一次函数”回归模型的拟合效果最好。此外，本文给 出了该海域常见的7 类土在此回归模型下的拟合公式的系数，以供工程中参考。 关键词：渤海 剪切波速 埋深 回归分析 拟合 引言 土层的剪切波速在岩土地震工程中有广泛的应用（刘红帅等，2010 ）。地震工程中， 土层剪切波速是确定场地类别、场地地震反应分析、计算动力学参数的重要参数。在工 程实践中，土层剪切波速缺失的情况时有发生，这就需要依据经验公式对剪切波速进行 科学合理的计算，如何确定合理的经验公式就成为重要的课题。土层的剪切波速与很多 参数有关，包括土的成分、结构、类别、密度、埋深等（Hardin 等，1972），而研究表 明，在某个区域范围内，土层的剪切波速与埋深有很强的相关性，这就为计算剪切波速 提供了经验性的手段。曾有不少学者研究过不同地区土体的剪切波速与埋深的经验关 系，如周锡元等 （1990）对沿海城市地区、程祖锋等 （1997）对深圳地区、高玉峰等 （2003 ） 对合肥地区、战吉艳等（2009 ）对苏州城区、苏旭等（2009 ）对西宁市、邱志刚等（2011 ） 对黑龙江地区、齐鑫等（2012 ）对下辽河平原、赵淑芳等（2012 ）对昆明呈贡新区均开 展了相关的研究。这些研究表明，不同地区由于土体沉积历史等因素的不同，导致拟合 经验公式系数存在很大差异。此外，在剪切波速与埋深的函数关系方面，统计分析过的 学者存在不同的认识。如 Lew 等（1981）曾指出剪切波速与埋深之间呈幂函数关系；周 锡元等（1990）给出的沿海城市场地土剪切波速与埋深呈幂函数形式；苏旭等（2009 ） 拟合西宁市剪切波速与埋深的关系时也采用了幂函数形式；战吉艳等（2009 ）对苏州城 1 基金项目 中央公益型院所基本业务专项项目资助（ZDJ2014-07 、ZDJ2015-02 ） ［收稿日期］ 2015-12-19 ［作者简介］荣棉水，男，生于 1982 年。博士，高工，硕士生导师。主要从事场地地震反应分析、强震动观测等方面的研 究。E-mail ：waltrong@126.com 2 期 荣棉水等：渤海常见土类剪切波速与埋深关系分析 289 区深软场地土的统计采用了线性函数、幂函数分段形式；刘红帅等（2010 ）曾研究了淤 泥质土、碎石土、砂土、粉土、黏性土剪切波速和埋深的关系，认为除淤泥质土外，其 他常规土类剪切波速与埋深间的关系用一元二次多项式拟合精度最高；邱志刚等 （2011 ）、齐鑫等（2012 ）的工作中则采用了包括线性模型、幂函数模型、一元二次多项 式模型在内的多种模型；狄圣杰等（2014 ）则曾用广义回归神经网络预测的方法对剪切 波速与埋深的关系进行了探讨。综合以上研究可知，区域土体剪切波速与埋深的经