场地土层对地震动的放大效应研究是地震工程学中一个重点的研究课题。土层的剪切波速是表征不同场地土层对地震动放大效应的最常用参数。国际上,常用土层近地表30m深度范围内的时间平均剪切波速作为描述土层性质的主要参数(VS30)。在实际的工程应用中,尤其是地震区划、地震保险等大尺度的应用中,逐点测量场地土层的VS30是不现实的;在衰减关系拟合等应用中,很多地震台站也因种种原因缺失了台址的VS30数据。这时就需要应用模型拟合所需场点的VS30。有两类这样的模型:一类是利用场点原址的未能穿透30m深度的钻孔外推VS30值,称为VS30外推模型;另一类是利用该场点其他容易获得的参数如地形坡度、地质时代等估计场点的VS30值,称为VS30拟合模型。自2000年以来,多国学者均针对这两类模型的研发开展了大量的工作,产生了很多应用型的成果。但之前的研究存在以下局限性:1)VS30外推模型只利用钻孔的波速剖面进行外推,没有利用钻孔的其他有用信息;2)绝大多数VS30拟合模型没有考虑样本的空间信息,得出的VS30地图在有钻孔的位置的估计值和实际测量值是不一致的;3)开发模型时没有考虑所采用的样本的有偏性和空间成簇性。本文汇编了中国大陆1万余个工程场地钻孔,形成了工程场地钻孔数据库。本研究建立了新的多参数的VS30外推模型。新模型利用了钻孔的地形坡度、地质时代和土类等信息,提高了VS30外推的精度。研究建立了新的基于地形坡度的VS30拟合模型,新模型以协同克里金法为理论基础,实现了在有样本点的位置模型估计结果和样本点一致。经过与其它基于地形坡度的VS30拟合模型的比对,新模型的性能优于原有模型。提出了一种数据变换方法,该方法可对样本数据相对于样本总体的有偏性进行度量;还提出了一种数据空间解簇方法,该方法可用于克里金方法的半变异函数拟合,对具有空间成簇性的样本进行空间解簇。此外,本研究还对地形坡度、地质时代和土类等3个参数对土层波速剖面的影响进行了系统分析,得出了规律性的认识;对已有的VS30外推模型的性能进行了比对和分析,得出了规律性的认识;对中国建筑抗震设计规范场地分类的方案尤其是II类场地的分类方案在数据实证的基础上进行了评述;提出了当前常用的采用外部数据建立本地VS30拟合模型的方法是存在较大风险的看法;提出了一个新的钻孔数据库数据结构。在应用角度,本文应用上述理论方法,建立了中美建筑抗震设计规范场地类别的定量化转换关系,绘制了中国大陆地区场地VS30地图。