基于应变能的砂土液化势BP神经网络模型评估

液化是地震引起的最具破坏性的现象之一.能量法是液化势评估的常用方法,但已有的模型未考虑细粒含量临界值以及参数不确定性对液化势的影响.因此,本研究基于应变能(W),将数据库以细粒含量28%为临界值分成两个数据集,分别构建了两个BP神经网络(ANN)模型来对砂土液化势进行评估,并通过蒙特卡罗模拟结合响应面分析法进行参数敏感性分析,分别评估了细粒含量临界值以及参数不确定性对土壤液化势的影响.结果显示,提出的两个ANN模型比其它4个现有的模型具有更高的预测性能,其中当仅考虑细粒含量小于28%样本构建模型时,模型预测精度最高,拟合优度达到0.81;敏感性分析表明参数不确定性对砂土抗液化性能存在影响且程度不同,其中曲率系数对W的影响较大,建议在构建模型时加以考虑.     

含倾斜砂土夹层的人工岛地震液化灾害分析

强地震易造成地基中倾斜砂土夹层液化后产生永久变形和位移,并诱发流滑现象,进而对上部结构产生严重破坏.基于FE-FD耦合有限元方法,综合考虑倾斜砂土夹层的坡度、厚度、埋深以及海水水位因素,对某近海人工岛二维结构模型进行了数值模拟分析.结果表明:砂土层的坡度、厚度、埋深以及水位因素对人工岛的地震液化灾害有着不同程度的影响,其中坡度的影响最显著,而水位的影响最不明显,特别是水位对超孔隙水压力增长的影响非常小.人工岛的侧向扩展是在地震过程中饱和倾斜砂土夹层完全液化被触发后才得以发生,而且是在地震作用过程中某段时间内沿液化层斜面的有限滑动,其灾害程度比水平砂土层液化造成的破坏要大得多,而且易造成岛体不均匀沉降,对护岸造成严重破坏.该分析结论可为近海岸工程地震液化灾害评价分析提供参考依据.     

非饱和渗透深度数值模拟

由于无时间差分法计算得出的非饱和渗透深度公式繁琐复杂,采用近似渗透解理论,通过最小二乘法理论及相应的计算机程序模拟计算湿度系数f1和f2与湿度θ的关系,得出了相关度较高的非饱和土渗透深度模拟公式,从而使计算工作更加快捷,方便工程技术人员运用.另外,自制了易操作的非饱和瞬态渗流试验装置.以粘土为例,测定了渗透深度随时间的变化值,绘制了渗透深度与湿度的关系曲线,同时,通过试验数据验证了非饱和土渗透深度模拟公式的合理可行性.     

基于自适应LASSO的逻辑回归砂土液化判别模型

逻辑回归模型在国际上常用于地震液化判别,但该方法难以处理过多影响因素引发的共线性问题,进而严重影响模型的预测精度.能同时进行变量筛选和参数估计的自适应LASSO在处理共线性问题上有着独特的优势.因此,本研究以国内外533组历史液化案例为样本,在综合考虑地震液化多影响因素的基础上,引入自适应LASSO估计法,对逻辑回归液化判别模型进行优化,建立了基于自适应LASSO的逻辑回归砂土液化判别模型,该模型还包括了新的液化影响因素——土壤分类指数I_c,最后对重要液化影响因素进行敏感性分析.结果表明：针对因素过多的液化判别问题时,自适应LASSO逻辑回归模型可有效地选择重要因素进行建模;相比其它逻辑模型模型和简化方法,自适应LASSO逻辑回归模型精度更高,泛化能力更强;引入了新变量土壤分类指数I_c后,模型性能进一步提升,验证了建立逻辑回归液化判别模型时考虑I_c的重要性;敏感性分析发现重要影响因素的排序为：修正尖端阻值、峰值加速度、土壤分类指数、水位、细粒含量、侧壁摩阻值.