液化判别及桩基液化折减系数取值数据库开发

郭 义，余 露，周 政，张 锐

(中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 湖南 长沙 410007)

0 引言

地震液化问题是工程抗震研究的重要课题[1-2]，以标准贯入试验为主的半经验方法最为常用[3-4]，其中以 GB 50011—2010(2016 版)《建筑抗震设计规范》最具代表性[5]。虽然勘察软件也多具有液化判别功能，但其使用受限，急需开发一款标准化作业数据库，以满足各种工况及判别条件下地震液化的快速判别，同时可提供桩基液化折减系数。

以往基于Excel进行了岩土技术数据处理的二次开发，例如：郭义[6]等基于Excel开发的输电线路岩土勘探点信息集成化数据库；陈静瑜[7]等基于Excel开发的滑坡滑裂面抗剪强度参数反演分析技术；王桂尧[8]等基于Excel二次开发，采用NET开发平台用Viosul Studio Tools for office设计了路基沉降监测处理系统。

根据 GB 50011—2010(2016版)的液化判别方法以及JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》桩基液化折减系数的取值规定，构建相应数据库，实现液化判别及桩基液化折减系数的标准化作业，旨在提高计算效率。

1 数据库开发的必要性

1.1 规范的需要

GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》地震动峰值加速度为Ⅱ类场地条件下的数值，需要根据实际的场地类别进行调整，调整后的场地加速度超出现有勘察软件设置的加速度值0.10g、0.15g、0.20g、0.30g及0.40g等的范畴，因此急需开发一款液化判别数据库替代现有勘察软件的液化判别模块，新的数据库应适应规范调整的需要。

1.2 岩土工程勘察工作的需要

以电力工程为例，发电厂、变电站等场地工程涉及范围虽有大有小，液化判别输入条件亦具有较大差异；输电线路工程长度可达数百千米甚至上千千米，沿线岩土条件千差万别，个别区段液化判别输入条件各异，计算工作量巨大；平原分布式风电场风机重要性等级较高，风机间距较远，各风机液化判别输入条件各异。

2 数据库二次开发构架及关键技术

2.1 数据库与岩土勘探点信息集成化数据库

“岩土勘探点信息集成化数据库”是已研发的数据前处理数据库[6]，包含地层、标贯、原位测试、水位、实验数据等信息板块。新建立的“液化判别数据库”直接调用“岩土勘探点信息集成化数据库”的基础信息进行数据库构建，实现 “岩土勘探点信息集成化数据库”与“液化判别数据库”之间的融合。

2.2 数据库数据类型

根据GB 50011—2010(2016版)的液化判别方法，以及JGJ 94—2008桩基液化折减系数的取值规定，基于Excel开发的“液化判别数据库”的数据类型如表1所示。

表1 数据类型

2.3 数据库开发的功能构架

液化判别数据库具有如下功能：存储液化判别数据，生成液化指数、桩基液化折减系数，数据库的构架如图1所示。

图1 液化判别数据库功能构架图

3 数据库实现的规范依据、关键技术、效果及使用方法和优点

3.1 数据库实现的规范依据

液化判别数据库实现的规范依据为《GB 50011—2010(2016 版)和 JGJ 94—2008 的相关规定。

3.2 数据库实现的关键技术

基于Excel函数库的VLOOKUP及IF函数，实现了信息对基础数据及数据库的检索调用，检索函数如下[6,11]：

库外检索函数 ：IF($AL=””,””, VLOOKUP($AL,’D: [外部数据库文件]窗 口 名称，’!$A$M:$S$N,COLUMN()-Z,0))。

库内检索函数：IF($A24="","",VLOOKUP($A24,窗口名称!A5:C100,COLUMN()+1,0))。

检索函数中：L为目标行；M与N为检索行；A，S为检索列；Z信息调用位置，D为外部函数所在位置。

3.3 数据库实现的效果

以某电厂为例：场地地震加速度为0.20g；旱季地下水位埋深2.5～3.3 m(雨季地下水位按2.0 m涨幅考虑)，自上至下地层依次为：杂填土、淤泥质粉质黏土、淤泥质粉土、粉砂、粉质黏土(夹砂层)、粉土、粉砂及细砂层等，地层如图2所示。

数据库实现过程如下：填写液化判别孔号(如图3所示)，自外部数据库“岩土勘探点信息集成化数据库”检索水位、标贯、地层等信息，自动构建数据库的相应数据信息如图2～图4所示。

图2 地层信息窗口

图3 水位信息窗口

图4 标贯信息窗口

根据 GB 50011—2010(2016版)在“液化判别数据库”内自建的其他基本参数窗口，液化判别基础数据汇总窗口如图5～图6所示。

图5 其他基本参数窗口

图6 液化判别基础数据汇总窗口

构建的液化判别及桩基折减系数生成窗口如图7所示，由内置公式自动计算完成。

图7 判别及计算成果窗口

3.4 数据库使用方法和优点

液化判别数据库使用方法如下：液化判别钻孔填入钻孔编号，可自动完成地下水、标贯、地层等信息的调用；在水位信息窗口补充水位变幅；填入β、N0及粉土限制黏粒含量，填入黏粒含量，其余窗口信息均为自动生成。

数据库具有如下优点：

1)集成化程度高，方便数据信息的管理及查阅。

2)构建数据库的基础信息主要来源于对外部数据库的调用，仅需填入基本数据即可，信息录入量少。

3)地震加速度值可为任意值，适应不同项目的需求。

4 结论

1)构建的液化判别数据库是适应规范、岩土工程勘察工作等的客观需要。

2)构建的数据库集成化程度高，液化判别及桩基折减系数所需的基本数据被分类整理，规划了数据库的数据来源以调用外部数据库的信息为主，信息录入量少。

3)地震加速度值可为任意值，适应不同项目的需求。

4)规范的公式被嵌入到液化判别数据库的内部，液化判别结果及液化折减系数自动生成。