基于剪切波速的地震液化判别(Shear Wave Velocity)
现代地震液化分析正使用各种各样的液化本构模型进行数值模拟，从估计液化条件的总应力分析(UBCTOT)到简单的有效应力剪切体积耦合方法(Finn)，再到更综合的本构模型(UBCSAND)【液化分析数值模型(Numerical Models for Liquefaction Analysis)；液化分析数值模型的选择(UBC3D-PLＭ)】，包括一些相对新型的模型如NorSand和P2PSand等。不过在实践中，岩土工程师们仍然偏爱使用传统的经验方法进行液化评价，既简单又快速，能够满足大多数工程项目的要求。
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液化评价的经验评价方法有三种：(1) 标准贯入试验SPT; (2) 静力触探试验CPT; (3) 剪切波速试验VST。第一种经验方法基于标准贯入试验SPT击数计算土的循环应力和循环阻力，通常称之为"简化程序(simplified procedure)"，这种方法最初由 Seed 和Idriss(1971)【Idriss I.M. : 2019年太沙基讲座 (TL55): 岩土地震工程】提出，后来进行了不断改进；第二种经验方法基于静力触探试验CPT，Robertson and Campanella(1985年)开始在UBC进行CPT的液化评价研究，后来经过Robertson在Alberta大学的发展以及其它研究者的对CPT的不断改进，CPT现在已经成为一种主要的液化评价技术。第三种经验方法基于剪切波速VST，这种液化判别方法在1996年~1998年开始发展，由Andrus and Stokoe提出[(2000) Liquefaction Resistance Of Soils From Shear-Wave Velocity]。 基于VST的液化评价主要用来计算液化后的侧向位移和沉降。(1) 防止土液化的安全系数(Safety Factor Against Soil Liquefaction);(2) 土液化的概率(Probability of Soil Liquefaction);(3) 液化后的再固结沉降(Re-consolidation Settlement)(4) 液化后的侧向扩展移动(Lateral Spreading Movement)下面使用剪切波速(Shear Wave Velocity)对一个场地进行液化评价。已知条件为：(1) 最大地震加速度(Max. Earthquake Accelation): a_max=0.3g(4) 14m之内的剪切波速和土层属性如下所示，前两层的FC=17.3%,D50=2mm; 后三层的FC=15%, D50=3mm。
原始的剪切波速Vs需要进行归一化处理，类似于SPT的处理方法，如下图所示。
应力折减系数(stress reduction factor)Rd用来决定土层中不同深度的最大剪应力，在计算循环应力比CSR(cyclic stress ratio)时需要用到它，地表的Rd=1，随着深度的增加，Rd逐渐减小。有5种关系式计算Rd, 本项目使用Idriss (1999)建议的方法。需要的输入参数为：地层深度z和震级Mw。
(2) CRR和CSR
CSR为循环应力比(cyclic stress ratio)，需要的输入参数为最大地震加速度a_max，总应力和有效应力通过深度和土层密度计算。CRR为循环阻力比(cyclic resistance ratio)，需要计算CRR_7.5和MSF，CRR_7.5根据Vs1计算，MSF(Magnitude Scaling Factor)通过震级Mw计算。
(3) 安全系数FS
安全系数FS=(CRR/CSR)*K_alfa*K_sigma，下图所示的安全系数图显示出2.5m以下的地层安全系数均大于1。
(4) 液化概率PL
液化概率的计算公式如下图所示，使用的输入参数为Vs1, FC和CSR。计算结果显示在地表最大的液化概率大约为70%左右。
(5) 最大剪应变
(6) 侧向位移LD
侧向位移首先计算侧向位移指数LDI，通过对最大剪应变积分而得，然后根据地形条件计算出侧向位移。
(7) 再固结沉降
液化后的土会发生再固结沉降。对于平坦的地面条件，可以根据超孔隙水压力消散时引起的体积再固结应变来计算。根据以往地震的现场经验，体积应变的大小取决于抗震能力和设计地震时的CSR。Ishihara 和 Yoshimine (1992)的研究显示体积再固结应变的范围从非常松散的砂的 4.5%到非常致密的砂的 1%。再固结应变是根据循环加载期间形成的最大剪切应变计算的，沉降计算如下图所示。结果显示地表的沉降量为12cm左右。
