地震液化会造成不同的震害,其中地震液化侧移的计算是岩土地震工程中的研究热点。现有的液化侧移计算方法主要采用经验公式法。经验公式法从地震输入和场地地形及土层参数出发对液化侧移进行计算,不能反映地震液化侧移的产生机理。Newmark滑块法作为经典计算方法被用于边坡、路基和垃圾填埋场的动力永久位移计算,但Newmark滑块法在液化侧移计算中的应用需开展系统研究。本文对相关液化侧移实例进行分析,开展地震作用下液化侧移计算方法研究,提出不同的液化侧移计算方法,通过与现场实测值的对比,对本文提出的算法进行验证,为工程抗震提供相关的科学依据。本文研究从以下几个方面开展:对液化侧移文献收集整理,建立液化侧移实例库,该液化侧移实例库包含地震输入、地层剖面、土层分布、土体参数、场地可液化土的标贯值和细粒含量、可液化土的残余剪切强度和对应的竖向有效应力等,该侧移实例库将作为后续Newmark滑块法计算液化侧移、基于液化侧移实例的等效线性反卷积(场地响应)对比分析、基于PM4sand本构模型的液化侧移计算方法、基于一维非线性场地响应分析的液化侧移计算方法的研究基础。系统应用Newmark滑块法对23个液化侧移实例进行分析,并充分考虑液化侧移的形成机理:即上覆土体沿着滑动面产生位移,且液化侧移形成于液化之后并随着地震结束而停止。在计算中,基于液化侧移实例,获得现场的地层剖面、可液化土的标贯值,根据三种可液化土的残余剪切强度计算公式及液化土的标贯值计算土体残余剪切强度,采用极限平衡分析法和液化土残余剪切强度计算场地的屈服加速度。选取代表性的地震加速度时程曲线,为确定基于残余剪切强度和Newmark滑块法的液化侧移计算方法的准确性,对计算结果进行统计分析,得到不同液化土残余剪切强度计算式对应侧移比(侧移计算值与实测值之比)的平均值,其中,Kramer和Wang计算式对应的平均值为0.8,Idriss和Boulanger计算式对应的平均值为1.80,Olson和Johnson计算式对应的平均值为1.96。结果表明基于Olson和Johnson残余剪切强度计算式求屈服加速度,对应的Newmark位移值可作为液化侧移计算的最大值。对基于Newmark滑块法和液化土残余剪切强度得到的液化侧移值进行概率统计分析,得到不同计算式对应的概率。根据截断正态分布的概率分析,当使用Olson和Johnson残余剪切强度计算式,现场记录侧移值小于2倍计算值的概率为94%,使用Idriss和Boulanger残余剪切强度计算式,概率为97%。使用Kramer和Wang残余剪切强度计算式,概率为85%。利用Newmark滑块法和液化土残余剪切强度对应的屈服加速度计算液化侧移时,需根据反卷积分析采用基岩地震输入得到。为确定四种等效线性场地响应分析在场地反卷积分析中的适用性和优缺点,选取液化侧移案例作为研究对象,将基岩地震波作为地震输入,根据土层剪切波速和容重确定初始剪切模量并设置模量衰减和阻尼比曲线,分别采用SHAKE 2000、DEEPSOIL、EERA和Strata四种等效线性场地响应程序计算得到地表的加速度时程及相应的加速度反应谱和傅里叶幅值谱、场地的最大剪应变和峰值加速度随深度的变化曲线。计算结果表明由四种场地响应软件得到的地表加速度时程对应的加速度反应谱和傅里叶幅值谱相同,由于土层划分方式不同,Strata软件得到的峰值加速度和最大剪应变深度曲线不同。总结四种软件的不同,Strata提供随机振动理论进行场地响应分析并可考虑土层参数的变异性。研究结果表明SHAKE 2000仍可作为主要的分析工具。利用有限差分程序,引入依据临界状态理论,由应力控制的砂土屈服面的塑性模型PM4sand模拟可液化土,对既有液化侧移实例进行分析,预测场地由地震引起的液化侧移。根据既有场地的地质勘查资料和相关地震波,获取场地输入和可液化土的标贯值,确定可液化土的本构模型参数,根据摩尔库伦破坏准则,设置非液化土的相关参数。监测场地临空面的液化侧移,对可液化土的孔隙水压力进行记录,对比地表加速度时程与地震初始输入时程。结果表明:在输入地震波作用下,场地发生液化且产生侧移,所得预测值较实测值大。由计算得到的加速度时程曲线可知,场地对地震输入有一定的放大作用。基于PM4sand砂土模型的数值计算方法适用于实际工程的液化侧移预测,且具有一定的安全储备。提出基于场地液化特性的算法以充分反映液化侧移机理。根据场地的有限差分模型和液化土的塑性本构模型计算场地的液化时间,选取场地的地表加速度、地表加速度对应液化时间点后的加速度输入、液化土层下对应的液化点时间后的加速度输入作为Newmark滑块法的地震输入,根据液化土的残余剪切强度和极限平衡分析法计算得到Newmark滑块法所需的屈服加速度,最后根据Newmark滑块法计算场地的液化侧移值。对五个记录完整的液化侧移实例采用该算法进行计算,对比现场侧移值和计算值,计算结果表明:基于场地的液化特性的算法可用于液化侧移计算。基于场地的液化特性的算法中,利用Newmark滑块法且采用地表地震波并考虑液化时间计算得到的液化侧移最准确,可作为场地液化侧移计算的最小值,但侧移比(计算值与记录值的比)对应的方差较大。直接根据有限差分法和液化土的塑性本构模型计算五个记录完整的液化侧移实例,其计算结果表明:采用有限差分法得到的液化侧移可作为场地液化侧移计算的最大值。提出基于Newmark滑块法和一维有效应力分析的一维计算方法:在D-mod2000中根据有效应力分析求液化时间,根据Morgenstern-Price法进行极限平衡分析,根据液化土标贯值计算液化土的残余剪切强度,计算场地的屈服加速度。将液化土层下对应液化时间后的地震波作为输入根据Newmark滑块法计算场地的液化侧移值。同时,对基于场地的液化特性的算法和有限差分法且采用塑性砂土液化模型的方法进行评价,分析五个记录完整的液化侧移实例,与现场记录值进行对比,结果表明:一维计算方法能够考虑场地的液化特性,并合理地计算场地的液化侧移。在应用该方法时,液化侧移计算的准确性主要取决于场地条件、输入地震波及有效应力分析中土体的动力参数。为考虑较厚液化土层对场地液化侧移的影响,根据液化侧移的场地分布特点,离散液化土,建立力学平衡式,采用水平条分法计算场地的屈服加速度。为计算可液化场地的侧移,考虑地震能量在场地的传递和消散,根据能量法求场地的液化侧移。根据室内振动台试验结果对该方法进行验证,并对振动台试验结果进行分析得到液化侧移机理。结果表明:能量法可用于液化侧移计算中。液化侧移会对地震中的低频成分放大,在侧移中会形成若干个滑动面,上覆土体沿着滑动面产生侧移,而孔隙重分布会降低液化土的残余剪切强度。分析不同液化侧移计算方法对液化侧移计算的影响,对比Newmark滑块法和数值计算方法的计算原理,选用不同的本构模型对WLA液化台阵进行分析。结果表明:Newmark滑块法与数值计算方法在本质上是不同的,液化时间对液化侧移的计算影响显著。