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申请/专利权人：中国海洋大学

摘要：本发明提供了一种极端环境下波致海床液化易发性的评价方法。确定性分析紧密围绕灾害成灾机理，分别对波致海床液化的波浪荷载条件和沉积物抵抗液化的能力进行评价，最终实现对波致海床液化易发性的综合评价。针对数据数量的问题，本文采用经验贝叶斯克里金对波致海床液化易发性评价，该方法可实现从具体站位波致海床液化易发性评价到整个区域的波致海床液化易发性评价，形成波致海床液化易发性分区图。通过本发明的技术方案，该方法适用于小尺度，小数据量研究区的波致海床液化易发性定量评价。有效解决波致海床液化易发性评价在模型评价精度和灾害清单不全面的问题。

主权项：1.一种极端环境下波致海床液化易发性的评价方法，其特征在于,具体包括以下步骤：步骤S1、选择研究区和建立数据库：确定研究区的具体边界，并对该研究区内的波浪特征数据和沉积物特征数据进行了汇总；波浪特征数据分别为平静海况下和多种极端风浪条件下的基本波浪要素数据，包括波高、波周期、水深、时间；沉积物特征数据是通过沉积物钻孔和沉积物样品取得的，完成对沉积物样品基本物理性质测试分析和室内试验；基本物理性质包括天然含水量、孔隙比、孔隙率、液限、塑限、塑性，室内试验通过动三轴试验得到受控应力或应变条件下土体的力学行为；步骤S2、基于确定性分析的具体站位波致海床液化易发性评价：得到单一站位的波致海床液化易发性结果；采用了确定性分析，对研究区波致海床液化的安全系数进行计算；具体包括以下步骤：步骤S2-1、利用实测的水深数据和不同波浪重现期的基本波浪要素数据，计算了所有实测点的循环应力比CSR；CSR代表剪切应力振幅与有效围压应力之比；假定所有波浪均为线性波；波浪被认为是由无数振幅和波长相同的波组成，波场可以由公式（1）表示： （1）其中，为波数，为波长，为波频，为波周期，为x方向上的空间坐标，为时间；对于线性波，和之间的关系为公式（2） （2）其中是重力加速度，公式（2）可以改写成公式（3） （3）其中是波长，是波周期，是水深；针对波浪所引起的循环应力的特性，假设海床沉积物是由一种延伸至无限深度的均匀弹性材料构成的，使用Boussinesq经典解来计算作用在海床表面的应力；通过在水平表面上施加从负无穷到正无穷变化的正弦载荷来分析海床中引起的应力，即公式（4）： （4）；根据小振幅波理论，由波浪作用于海床的静止土压力系数由公式（5）可得： （5）其中是海水密度，是重力加速度，是波高，是水深，是波长；考虑沉积物是均匀分布并且是无限深度的，通过使用Boussinesq经典解来分析谐波的水平应力、垂直应力和剪切应力之间的关系，确定最大剪切应力的振幅，即公式（6）： （6）由于可以表示为，带入到CSR的计算公式中可得公式（7）： （7）步骤S2-2、利用动三轴试验计算循环阻力比CRR：循环阻力比CRR表示平均循环剪切应力与沉积物垂直有效应力之间的比值；选择当双振幅偏差应变达到5%时的动应力比作为取样点处沉积物的CRR；通过动三轴试验发现沉积物循环次数达到100时，所对应的动应力比最接近5%，即公式（8）表示： （8）其中是水平剪切应力，是垂直有效应力，是动应力比，是平均固结应力，是轴向固结应力，是横向固结应力；由于在动三轴试验中循环加载次数与循环动态应力之间存在指数关系，即公式（9）表示，可以通过将这种指数关系与通过试验获得的数据进行拟合来计算CRR； （9）其中是动应力比，是循环次数，a和b是拟合系数；步骤S2-3、运用循环应力比和循环阻力比计算安全系数FS：当波浪诱导的剪切应力大于沉积物抵抗液化的能力时，沉积物将发生液化，即公式（10）所示： （10）；步骤S3、基于经验贝叶斯克里金的连续区域波致海床液化易发性评价：形成连续区域的波致海床液化易发性分区图，基于ArcGIS中的经验贝叶斯克里金方法，对安全系数进行空间插值；步骤S4、得到详细的研究区波致海床液化易发性分区图。

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