世界各国在工程抗震设防中主要通过场地分类来考虑场地覆盖土层影响。欧美等国家广泛采用的基于地表30 m平均剪切波速（VS30）的场地分类方法并建立了定量考虑覆盖土层影响的模型，而我国场地分类采用的是基于覆盖层厚度和土层等效剪切波速（VSe）的双参数方法。一方面，世界范围内建立的基于地表地质、地形地貌的场地剪切波速模型和场地分类数据无法直接应用于中国宏观场地分类。同时，各国场地分类方法的不同，给场地相关研究和交流、基础资料的共享和使用带来了障碍。地球所谢俊举研究员团队探讨了中国与欧美场地分类方法的差异和联系，建立了一种基于VS30的中国场地分类映射关系，从而搭建中国场地分类研究与国际上广泛采用的基于VS30的场地分类研究的桥梁。

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图1 本文采用的全部钻孔资料得到的基于中国规范的场地分类结果以及对应的美国NEHRP场地分类

本研究利用中国大陆、日本和美国加州地区各类场地的剪切波速度剖面数据，研究了中国现行规范各类场地的VS30和VSe统计特性，开展了中国与欧美场地分类方法的对比研究。对比分析了分别单独使用VS30和VSe进行中国场地分类的效率，发现单一VSe指标无法显著区分不同中国场地类别，尤其是III类场地与IV类场地（均考虑深度超过20 m土层）；与之相比，单一VS30指标可有效区分从I0到IV类的中国场地类别。对于覆盖层较厚的III类和IV类场地，往往难以通过浅层钻孔获取场地覆盖层厚度，这种情况下，基于单一剪切波速指标的分类方法可以为获取中国场地分类提供一种有效途径。

图2 本文采用的全部钻孔资料得到的基于中国规范的场地分类结果以及对应的美国NEHRP场地分类

图3 中国场地分类映射关系中各类场地对应的最优VS30边界值的确定

在此基础上，提出了一种基于VS30的中国场地分类映射关系，通过最优化分类结果确定中国各类场地对应的VS30边界，建立中国场地分类与欧美场地分类的对应关系。基于该映射关系，可利用地表地质和卫星观测地形地貌数据给出中国规范场地分类结果。

表1 本研究建议的基于VS30的中国场地分类的映射关系

本研究的创新点体现在：1. 探讨了采用单一剪切波速参数进行中国场地分类的可行性，对比发现单一VSe指标无法显著区分不同中国场地类别，而VS30指标可有效区分从I0到IV类的中国场地类别。对于场地覆盖层厚度难以获取的情况，基于单一剪切波速参数的分类方法可以为中国场地分类提供一种有效途径。2. 提出一种基于VS30的中国场地分类映射关系，通过最优化分析确定中国各类场地对应的VS30边界，建立中国场地分类与欧美场地分类的对应关系。相比以往结果，该方法降低了场地分类的不确定性，且可适用于最新的中国规范场地分类标准。

研究成果于2022年发表于国际学术期刊《Engineering Geology》（Xie J, Li K, Li X, An Z, Wang P. VS30-based relationship for Chinese site classification. Engineering Geology, 2023, 324, 107253. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2023.107253.），受重点研发计划政府间合作重点专项（2018YFE0109800）和中国地震局地球物理研究所基本业务专项（DQJB20B23）共同资助。

【作者简介】

谢俊举，男，研究员，博士生导师，主要从事强地面运动、场地影响和工程抗震设防地震动研究。Email:xiejunju@163.com