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地震危险性分析

2020-04-09 21:01

用确定性方法或概率计算方法,估计一个区域或工程场地在未来一定时期内可能遭遇的地震危险。常以地震烈度和地震动加速度为指标,以确定性或概率性形式给出结果。

地震危险性分析根据地区和工程场地的地震活动性和工程的重要性,采用不同的方法进行。对于全国或区域地震危险性评价,或一般的工业和民用建筑,地震危险性分析主要依靠全国性地震烈度区划图来进行。中国先后于1957年编制的“中国地震烈度区域划分图”和1977年颁布的《中国地震烈度区划图》,都是以地震地质条件和地震活动特征为依据,以此判断未来的地震危险程度,可以统称为以确定性方法编制的地震区划图。从1986年开始,采用概率方法编制新的《中国地震烈度区划图》,于1992年正式颁布使用(参见地震烈度区划图)。2001年又完成了以概率性形式给出的GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》及配套图件:《中国地震动峰值加速度区划图》、《中国地震动反应谱特征周期区划图》。

对抗震设防有特殊要求的重大工程(指地震发生后一旦遭到破坏,会造成重大社会影响和国民经济重大损失,以及其他严重次生灾害的工程),其抗震设防的依据,应在地震动参数区划图的基础上,通过专门的场地地震危险性分析工作,进行复核后确定。

在水利水电工程建设中,20世纪80年代以前,中国对于重大工程,一般以地震部门为主,水利水电勘测部门配合,采用确定性方法作出专门的地震基本烈度鉴定和复核,确定工程场地的基本烈度。场地地震危险性分析的概率方法是1968年由美国康奈尔(C.A.Cornell)首先提出的,现已得到广泛的应用。80年代中期以后,中国在水电、核电等领域的一批重大工程,在进行地震烈度鉴定的同时,开展了概率分析方法的探讨。中国1994年颁发了地震行业标准DB 001—94《工程场地地震安全性评价工作规范》,极大地推动了地震危险性概率分析方法的推广。1999年颁发的中国国家标准GB 17741—99《工程场地地震安全性评价技术规范》中,详细规定了地震危险性的确定性分析和概率分析的技术要求和技术方法。

地震危险性的确定性分析

该方法具有较大的安全裕度,主要用于对安全性要求极高的核电站工程;个别特大型水利水电工程或地震研究程度较差地区的重大工程,必要时也采用这类方法,作为极端情况下的校核标准。确定性分析包括地震构造法和历史地震法。

(1)地震构造法。包括以下内容:①依据地震活动性和地质构造划分地震构造区。②对地震活动断层进行分段。③根据断层活动段的尺度、活动特点、活动规模以及断层活动段上的最大历史地震,判定各断层活动段的最大潜在地震。④确定地震构造区内与地震活动断层无关的最大潜在地震(本底地震)。⑤将各最大潜在地震置于其可能发生范围内距场地最近处(本底地震置于场址),计算场地的地震动参数值,并考虑衰减关系的不确定性。⑥取计算结果的最大值,作为地震构造法所确定的地震动参数。

(2)历史地震法。包括以下内容:①按适合于本地区的衰减关系,计算各次历史地震影响到工程场地的地震动参数值。②根据各次历史地震对场地破坏情况的记载与调查资料,确定场地的烈度值;按有关规定转换得到地震动参数值。③取以上计算结果中的最大值,作为历史地震法所确定的地震动参数。

(3)取地震构造法和历史地震法结果中之大者,作为地震危险性确定性分析的选用值。

地震危险性的概率分析

国际上普遍采用的方法。地震危险性概率分析的步骤如下:

(1)潜在震源区的划分。按照一定的地震和地质标志,结合区域地震构造综合分析的结果,进行潜在震源区的划分,合理确定潜在震源区的边界以及其地震衰减的方向性函数。

(2)确定地震活动性参数。包括:①地震带的震级上限、b值(在单对数坐标中,震级—频度线性关系中的斜率,代表一个区域内不同大小地震频数的比例关系)和地震年平均发生率。②各潜在震源区的震级上限、各震级档地震年平均发生率的权系数。③起算震级。④本底地震震级和年平均发生率等。

(3)地震危险性的概率计算。按照给定的公式,计算场地地震烈度和地震动参数的年超越概率。

(4)不确定性校正。按一定的公式进行衰减关系的不确定性校正,同时应考虑其他不确定性因素的影响,如进行敏感度分析等。

(5)结果的表述。根据工程的需要,以图、表形式给出不同年限、不同超越概率的地震烈度和地震动参数值,同时以表格形式说明对场地地震危险性起主要作用的各潜在震源区的贡献。

水利水电工程的地震危险性分析

根据工程的规模和重要性,以及所在地区地震地质条件的复杂程度,而有不同的深度要求。在中国,按照国家标准GB 50287—99《水利水电工程地质勘察规范》和有关水利水电工程地震工作的规定,可分为以下几种情况:

(1)坝高大于200m、或水库库容大于100亿m3、或位于地震基本烈度Ⅶ度或Ⅶ度以上地区,坝高大于150m的大(1)型工程,应进行专门的地震危险性评定和地震动参数确定。

(2)其他大型工程,可按现行GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》确定地震动参数和相应的地震基本烈度;对地震基本烈度为Ⅶ度或Ⅶ度以上地区,坝高为100~150m的工程,当历史地震资料较少时,应进行地震基本烈度复核。

(3)中、小型水利水电工程按现行GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》中确定的地震动参数和相应的地震基本烈度考虑抗震设防。

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