有关资料场地Word格式.docx
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中软场地
软场地
在进行城市抗震防灾规划编制方法研究中，很多学者提出了进行场地类别分区的技术途径，其中以苏经宇等提出的两级多途径模糊综合评定方法最为典型（苏经宇等，1990）。
以抗震规范规定的场地划分方法为基础，综合简化评判和专家评判等多途径信息，依据经验确定的权重综合评定。
这种方法比较适合城镇抗震防灾规划中可以综合经验信息，提高场地类别的判断精度。
这些方法本质上都是依据场地剪切波速和覆盖层厚度作为场地划分的主要指标，由于传统抗震防灾规划编制主要针对城镇建成区，场地勘察资料比较丰富，尽管有些地段剪切波速资料比较少，但一般均可以采用统计方法进行推定，因此基本上可以满足上述方法的评价要求。
当前城镇抗震防灾规划编制要求与城市总体规划一致，城市总体规划范围一般都很大，在城市的建成区以外地区钻孔资料非常少，而这些地区往往又是城镇拓展的主要方向，在规划阶段对城镇土地利用提出防灾建议是非常必要的，因此研究缺乏勘察资料地区的场地类别分区方法已经十分迫切了，本文就是研究如何利用城镇已有的类似场地上的场地信息，采用基于贝叶斯理论进行场地类别分区的规划实用方法。
为了便于理解，以泉州市抗震防灾规划的工作为例说明。
贝叶斯定理
贝叶斯定理是由18世纪英国牧师Bayes提出来的，后来经过法国数学家拉普拉斯（Laplace）改进。
该定理在可靠度理论研究、决策学、预测学等许多领域获得了广泛的应用。
在防灾减灾工程领域，在地震危险性分析、城镇规划、防灾目标分析、结构可靠度研究等许多方面均有学者在进行Bayes定理应用的研究。
1、条件概率
设A、B为随机试验E中的两个事件，在事件B发生条件下事件A发生的概率称作条件概率，按照概率理论，为
（4.51）
2、Bayes定理
设Ai,i=1,…,n是n个互不相容的事件，且
，
，S是一个样本空间，那么对任一事件B，有全概率公式
（4.52）
又根据式4.5-1有
（4.53）
则有
（4.54）
此即为贝叶斯公式，也称贝叶斯定理。
式中，
称为先验概率，
称为后验概率，
为条件概率，也称作似然分布或似然函数。
先验概率表示其分布是根据以往的经验统计推断而得，在随机事件B发生前就已经知道；
后验概率表示随机试验已经发生结果B，这个新增信息有助于对根据以往的经验作出的统计推断（先验概率分布假设）作出修正，给出新的概率分布（后验概率）。
贝叶斯定理实际上反映了发生随机事件B之后，人们对已有经验以及事件B与各事件Ai的关联程度的新的认识。
连续型随机变量的贝叶斯公式可以写作
（4.55）
式中，x，θ分别为随机变量X和Θ的值，
为先验概率密度函数，
为后验概率密度函数，
为条件概率密度，又称似然函数。
一般取
称作x的边缘密度，或称预测密度。
对离散随机变量有
。
先验分布的确定对贝叶斯方法有着很重要的作用，有的研究者根据先验分布所依据先验信息的完备程度，将先验信息不完整的称为部分先验信息贝叶斯方法。
城镇缺乏钻孔资料地区可利用场地信息
1、区域水文地质、工程地质、环境地质调查资料
我国国土资源部门已经进行了大量的区域水文地质、工程地质、环境地质调查工作，1:
25万的工作基本上已经覆盖了全国的城镇地区，在经济较发达的城镇地区一般还有更大比例尺的地质成果。
福建省闽东南地质大队于1987年编制了泉州地区工程地质调查报告，在进行泉州市抗震防灾规划工作时，在上述工程地质成果的基础上，通过进一步收集城市现有工程勘察资料、现场踏勘和补充地质勘察，根据泉州市规划区场地地形地貌、工程地质条件和岩土特性，以地震工程和抗震防灾规划的应用为目标，形成了地震工程地质分区图。
一级分区以地形地貌特征为主，二级分区以岩土成因及工程特性为主，将泉州规划区划分为4个一级地震工程地质分区和10个二级工程地质分区，其中低山丘陵区包括侵蚀剥蚀低山区和剥蚀丘陵区两个地貌单元，这是因为两者有若干相似之处，合并后减小了以高程为主进行分区的局限性，有利于低山的开发利用：
低山丘陵区I：
基岩区I1
波状台地区II：
基岩区II1，坡残积分布区II2
冲洪积平原区III：
冲洪积阶地区III1，河漫滩区III2，洪积区III3
滨海积平原区IV：
海积阶地区IV1，泥质漫滩区IV2，砂质漫滩区IV3，人工围垦区IV4
2、利用城市已有工程勘察资料进行场地分区
在进行泉州市防灾规划工作时，通过查阅大量已有工程勘察报告，并对资料缺乏地区进行补充勘察，共计取得了671个钻孔资料，其中波速钻孔229个，对这些钻孔按照抗震设防区划方法进行了建筑场地分类研究工作，作为进一步完成整个规划场地分类工作的基础。
这些资料的分布见表4.5-4
表4.53泉州市钻孔资料分布表
地质分区
I1
II1
II2
III1
III2
III3
IV1
IV2
IV3
IV4
总计
I类
22
2
14
1
40
中硬II类
29
146
8
5
188
中软II类
67
13
18
162
6
27
345
软弱III类
9
70
11
98
56
191
77
26
237
25
38
671
表中资料分布有一些让人觉得不尽合理之处，如泥质漫滩区（IV2）有一个I类场地的钻孔，这是一个后渚大桥位于河漫滩的孔，基岩出露，其实这说明了工程地质分区与场地类别分区不尽一致。
3、现场地震工程地质踏勘和补充调查
对于泉孔资料缺乏地区，在进行泉州市防灾规划现场调查工作时，专门对规划区范围内的地形地貌和场地环境进行了野外踏勘和调查工作，前后行程3000多公里，在这项工作中，除了进行地震工程地质特征调查之外，对场地类别分区评价有作用的工作成果主要有：
（1）通过踏勘，确定基岩出露范围及边界线，确定地震工程地质分区I1、II1中的属于建筑场地类别I类的场地。
（2）在缺乏工程勘察资料地区，结合村镇水井、开挖土方、走访村镇工匠等手段，结合典型地形地貌特征对典型场地描绘踏勘线大致估计沿线覆盖层厚度。
评价步骤
在进行场地类别分区工作中，按照下述步骤进行：
（1）在收集到的工作区内地形地貌与工程地质方面的资料及图件的基础上，结合现场地震工程地质踏勘和补充调查，利用收集到的钻孔资料和规划区内场地补充规划勘察，形成1:
25000的地震工程地质分区图。
（2）根据规划区内地震地质环境和场地环境资料，通过对比核对，对收集到的勘察资料进行综合评价，选取准确性好、满足分析要求的资料；
根据现行抗震设计规范和岩土工程勘察规范，对选择资料进行重新评定；
对于深度不满足要求的资料，根据现行抗震规范修编时的研究方法进行修正；
对于缺乏波速测试的资料，利用收集到的和补充勘察的钻孔波速资料，给出规划区内不同土层的剪切波速考虑埋深等参数影响的统计经验公式，使这些资料可以在分析中得以充分利用。
（3）对所有钻孔资料，遵照有关技术规范和标准进行场地类别划分，然后根据工程地质勘察资料、地震地质和地形地貌等因素及其影响，结合现场踏勘成果，对满足钻孔分布的区域进行场地类别分区。
（4）对钻孔资料缺少地区，根据现场踏勘的场地信息，采用贝叶斯理论，估计场地类别，并根据其他地震地质、工程地质和场地环境的资料形成场地类别分区。
（5）经过综合评价形成整个工作区的场地类别分区。
基于贝叶斯理论的场地类别估计
对于城镇无工程勘察资料地区，一般可以从地质调查、地形测绘结合现场调查得到地形地貌的基本信息，可以把这些信息作为估计场地类别的条件因素，采用贝叶斯理论估计这些场地的类别，把这些条件因素用Xi,i=1,…,n表示，则该场地属于场地类别i的概率
可以用公式估计：
（4.56）
为表示场地类别为i时各种场地条件信息的条件概率分布，
表示场地类别i的先验概率。
对于泉州市来说，场地类别Si（
）分别代表I类场地、中硬II类场地、中软II类场地、软弱III类场地。
从前面的分析中，根据基础资料的情况，可以选择场地条件因素如下：
X1，场地地震工程地质分区，共分为10个亚级，分别用x1j，j=1,…,10表示I1、II1、II2、III1、III2、III3、IV1、IV2、IV3、IV4。
X2，场地覆盖层厚度估计值。
1、场地类别Si（
）的先验概率
对于一个城镇来说，当没有任何场地信息时，场地类别的先验概率采用各类场地的总面积比例来进行估计是可以的。
从表4.5-4中可以看出，钻孔资料的分布很不均匀，根据这些资料已经进行场地类别分区的区域内，主要是城市建成区，集中在由清源山向下地区，地形地面从丘陵急剧变化到海积阶地，主要的地质类型为低山丘陵、波状台地和海积阶地，而在整个规划区，由于包括了晋江和洛阳江沿岸的大面积平原地带，冲洪积平原、坡残积分布、河漫滩区域分布较广泛，因此目前城市建成区的场地分布状况难以代表整个规划区的情况，为了提高场地类别估计的精度，采用两阶段贝叶斯估计方法，即首先采用X1来估计城镇场地类别的分布概率，
（4.57）
为估计的场地类别概率分布；
为各类工程地质分区上的场地类型分布概率，采用已经场地类别分区的城市建成区情况进行估计，
为各类工程地质分区在整个规划区的。
采用
作为式（4.5-6）场地类别的先验概率得
得到
（4.58）
对于泉州市来说，公式变为
（4.59）
采用面积比例进行这两个分布概率的估计（见表4.5-4）。
表4.54场地类别先验概率
98.00%
97.00%
5.00%
0.02%
0.01%
0.00%
1.88%
2.74%
90.71%
0.04%
27.22%
0.56%
0.1%
0.25%
0.27%
94.76%
98.93%
72.74%
80.08%
95.42%
100.00%
90.77%
5.18%
1.00%
19.36%
4.58%
9.23%
37.34%
0.53%
28.11%
5.05%
0.50%
5.36%
14.28%
4.46%
0.47%
3.90%
2、不同场地上覆盖层厚度似然条件概率
分布模型
从抗震规范角度讲，进行场地类别划分的覆盖层厚度的似然条件概率可以根据规范具有相当大的不确定性，因此在这里采用模糊综合评判方法估计
，下面给出估计方法。
覆盖层厚度的估计值采用踏勘估计值h，等效剪切波速vse对于一类踏勘点采用表4.5-5~7近似计算得到，对于二类踏勘点，可采用给定地震地质分区和覆盖层厚度对应值进行估计。
对于给定的地震工程地质分区，论域仍可设为{Ii，
}，假设覆盖层厚度和等效剪切波速的隶属度函数为正态型：
（4.510）
式中，x可以是覆盖层厚度或等效剪切波速，系数x0和t根据以下原则确定：
（1）当评定因子等于平均值时，隶属度为1；
（2）当评定因子的边界介于二者之间时，隶属度相等。
利用泉州市规划区所有的钻孔资料进行统计，得到。
x0
3.5
2.8
2.66
4.30
2.0
2.5
1.5
1.80
1.8
t
11.75
52.5
18.12
22.10
15.64
11.96
23.05
26.39
19.71
18.14
22.93
18.18
14.67
15.87
38.05
27.06
27.17
25.44
29.38
9.20
2.80
17.59
26.10
19.72
23.90
19.05
19.24
5.71
0.00
20.08
7.59
6.45
6.64
7.92
10.66
9.06
9.47
首先确定给定覆盖层厚度和等效剪切波速下隶属于
根据规范，将剪切波速分为4种类型：
V1，V2，V3，V4，分别对应场地等效剪切波速（单位m/s）为
和
覆盖层厚度分为7种类型H7~1：
根据抗震规范可以知道，场地类别和剪切波速类别两者可唯一确定场地所属的覆盖层厚度类别，因此在此可以假定场地覆盖层厚度关于场地类别和剪切波速的概率为正态型
（4.511）
可参考有关文献的统计资料（苏经宇等，1990；
李梁峰等，2004），以及现行抗震规范的规定，得到
的概率估计参数见表4.5-8。
表4.55不同场地上覆盖层厚度条件概率估计参数
V1
V2
V3
V4
T
H1
概率为1
H2
3
H3
26.5
28.5
7.2
H4
57
H5
47.5
39
H6
75
30
H7
90
12
I
II
III
IV
3、不同场地上等效剪切波速条件概率
福建省闽东南地质大队于1987年编制了泉州地区工程地质调查报告，可利用的主要成果有。
（1）地貌分区，共分为四种类型区，11个亚区：
构造侵蚀低山高丘区（I）：
尖峰陡坡低山（I1），圆顶陡坡高丘陵（I2）
侵蚀剥蚀低丘台地区（II）：
圆缓低丘陵（II2），波状台地（II2）
堆积平原区（III）：
冲洪积——I级阶地（III1）、II级阶地（III2）、洪积扇（III3），风积——砂丘砂垄（III4），海积——I级阶地（III4）、泥质漫滩（III6）、砂质漫滩（III7）
人工围垦区（IV）
（2）水文地质——含水岩组及富水性分区
可分为松散岩类孔隙含水岩组，风化带孔隙－裂隙含水岩组和基岩裂隙含水岩组三种类型
（3）第四系地质分区，共分为四大类：
第四系：
全新统江田组，全新统长乐组，全新统东山组，更新统龙海组，未分
侏罗－三叠系：
南园组，动力变质岩带
燕山晚期：
第三次侵入细粒花岗岩，第二次侵入含黑云母花岗岩，第一次侵入花岗闪长岩，第一次侵入石英闪长岩，第一次侵入辉长岩
燕山早期：
第三次侵入黑云母花岗岩，第一次侵入二长花岗岩，侵入期次不明混合二长花岗岩，侵入期次不明混合花岗闪长岩，侵入期次不明混合花岗
（4）工程地质分区，共分为四类区，11类亚区：
低山高丘区：
侵入岩类坚硬岩石亚区，火山岩类坚硬岩石亚区
低丘台地区：
侵入岩类坚硬岩石亚区，变质岩类亚区，红壤化粘性土亚区
堆积平原区：
半胶结砾质砂土亚区，松散沙土亚区，中压缩性粘性土亚区，高压缩性软土亚区
潮汐漫滩区：
松散砂土亚区，高压缩性软土亚区
（5）建筑场地分区图,共分为四大区，8类亚区：
条件优良建筑场地：
残坡积粘性土场地I1，混合岩类场地I2
条件较好建筑场地：
花岗岩场地II
条件中等建筑场地：
半固结碎石土场地II1，松散砂土场地II2，中压缩性粘性土场地II3
条件差的建筑场地：
高中压缩性软土、粘性土场地IV1，高压缩性软土、回填土场地IV2
（6）岩土体工程地质类型
沿途类型共分为四大类：
坚硬岩类：
火山岩亚类，侵入花岗岩亚类，变质岩亚类
松散残坡积土类：
残坡积中压缩性粘性土亚类
松散堆积土：
冲洪积半固结砾质砂土亚类，冲洪积松散－弱粘结土亚类，海积、风积、海陆交互堆积松散砂土亚类
松散堆积土类：
海积高压缩性软土亚类，海积、冲洪积中压缩性松软土亚类
岩土结构共分为六类：
块状结构，层状结构，单层结构，双层结构，多层结构，构造破碎带
2、地震工程地质分区
在进行泉州市抗震防灾规划工作时，在上述工程地质成果的基础上，通过进一步收集城市现有工程勘察资料、现场踏勘和补充地质勘察，根据泉州市规划区场地地形地貌、工程地质条件和岩土特性，以地震工程和抗震防灾规划的应用为目标，形成了地震工程地质分区图。
3、工程勘察资料
这些资料的分布见表1.5-4
表1.54泉州市钻孔资料分布表
对一些典型土类的波速进行统计并用经验公式（2.5.1）进行拟合，可得到泉州地区不同土类剪切波速Vs的经验统计公式。
（1.56）
其中h为计算深度（m），a为计算系数，b为计算指数。
对不同的土类给出用最小二乘法确定的a、b值（见表1.5-5），这样对没有剪切波速资料的土层，可依据其埋置深度（可取该土层的中点深度）估计其剪切波速。
表1.55 泉州市各类土剪切波速的计算系数和计算指数统计结果
土类名称
样本数
计算系数a
计算指数b
方差
软弱土类
淤泥
168
78.2610
0.1967
17.21
淤泥质土
59
99.9496
0.1353
20.63
冲洪积粉、粘土
粉土
111.3664
0.2557
29.33
粉质粘土
167
139.6090
0.1543
42.29
砂质粘土
194.1536
0.0572
54.00
粘土
35
122.275
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