区域性地震液化侧向变形的非确定模型

区域性的地震液化侧向变形对生命线工程极具杀伤力，提高区域性地震液化侧向变形的预测能力对于减少生命和财产损失、控制地震风险具有重大意义。基于震害数据的统计模型在大尺度预测变形方面具有明显优势，但现有模型的参数选取具有一定的主观性，不能很好地揭示液化变形的物理机制，在预测中小变形时精度不高，并且忽略了模型误差和参数离散性对变形估计的影响。鉴于此，本研究拟采用多尺度研究方法相结合的研究思路，采用离散元模拟方法揭示液化区扩展和变形积累过程的微观机理，采用有限元方法研究小区域的液化变形规律，识别区域性变形的关键影响因素组合和影响规律，在贝叶斯估计的框架内，同时考虑参数误差和模型误差对变形估计值的影响，在分析震害数据样本的基础上，建立物理本质明晰、统计规律正确、可描述参数误差和模型误差的区域性地震液化侧向变形的非确定性模型，为区域性的地震液化风险分析提供有效的液化侧向变形的估算方法。

本项目围绕区域性地震液化侧向变形非确定性预测方法这一研究目标，开展了液化侧向变形的区域性不确定评价方法（宏观）和可液化砂土的接触力学行为离散元模拟（微观）的研究。项目执行期内的主要工作进展包括： 1）采用Probit 建模方法，将液化变形发生概率转化为二元变量概率问题，提出了特定地震水平下的液化侧向变形超过特定阈值的Probit概率模型，通过历史震害数据进行模型标定，并基于GIS技术将该模型应用于地震液化侧向变形灾害的区划；2）基于液化侧向变形的实用统计模型和地震概率模型，提出地震参数联合概率分布和特定地震水平下液化侧向变形发生的条件概率的确定方法，建立可以全面考虑地震随机特征及土体参数随机特征的液化侧向变形超越概率模型，并将该模型用于区域性的液化变形灾害区划；3）基于VBA语言编制了地震液化概率分析和液化变形概率分析模块，实现了大区域地震概率海量数据的远程获取和分析，以及基于CPT海量数据的液化变形概率分析，配合GIS软件实现大区域的地震液化侧向变形区划；4）围绕天然砂土的微观力学行为，通过模型试验和数值模拟着重研究了粒间胶结形态对砂性颗粒接触力学响应的影响，建立了考虑胶结尺寸影响的广义胶结屈服准则，完善了结构性砂土微观接触力学模型，并将之植入DEM-CFD固液耦合分析程序中，为结构性砂土液化变形分析提供新的分析方法。目前相关成果已获著作权登记1项，发表或录用标注论文15篇（其中SCI检索论文3篇、EI检索论文5篇），另外在审和待投国际SCI源刊论文各1篇，培养或协助培养研究生7名（其中毕业4名），协助组织了关于疑难岩土材料的小型国际研讨会1次。后续研究工作拟继续深入研究液化变形的跨尺度分析方法以及城市地下基础设施的液化风险评价。