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工程場地地震安全性評價

          
    

       范圍

本標準規定了工程場地地震安全性評價的技術要求和技術方法。本標準適用于各類建設工程選址與抗震設防要求的確定、防震減災規劃、社會經濟發展規劃等工作中所涉及的工程場地地震安全性評價。

規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。

GB/T 18207.1-2000    防震減災術語  第一部分:基本術語

GB18306-2001        中國地震動參數區劃圖

GB50267-1997        核電廠抗震設計規范

術語和定義

GB/T 18207.1-2000確立的以及下列術語和定義適用于本標準。

3.1  地震構造  seismic structure與地震孕育和發生有關的地質構造。

3.2  活動構造  active structure晚第四紀以來有活動的構造,包括活動斷層、活動褶皺、活動盆地、活動隆起等。

3.3發震構造  seismogenic structure

3.4 構造類比  structure analog一種地震活動性分析方法,該方法認為,具有同樣構造標志的地區有發生同樣強度地震的可能。

3.5  活動斷層  active fault晚第四紀以來有活動的斷層。

3.6斷層活動段  active fault segment 在一活動斷層上,活動歷史、幾何形態、性質、地震活動和運動特性等具有一致性的地段。

3.7能動斷層  capable fault可能引起地表或近地表明顯錯動的斷層。

3.8古地震   paleo-earthquake沒有文字記載、采用地質學方法發現的地震。

3.9 地震區  seismic  region地震活動性和地震構造環境均相類似的地區。

3.10 地震帶  seismic belt地震活動性和地震構造條件密切相關的地帶。

3.11地震構造區  seimic tectonic zone具有同樣地質構造和地震活動性的地理區域。

3.12 彌散地震  diffuse earthquake在地震構造區內,與已確認的發震構造無關的最大潛在地震。

3.13本底地震  background earthquake一定地區內沒有明顯構造標志的最大地震。

3.14潛在震源區  potential seismic source zone未來可能發生破壞性地震的地區。

3.15空間分布函數  spatial distribution function地震危險性概率分析中,表征地震帶內各震級檔地震發生在每個潛在震源區可能性的函數。

3.16震級檔  magnitude interval地震危險性概率分析中的震級分檔間隔。注:一般取0.5級。

3.17震級下限  lower limit magnitude地震危險性概率分析中,影響工程場地震危險性的最小地震震級。

3.18震級上限  upper limit magnitude地震危險性概率分析中,地震帶或潛在震源區內可能發生的最大地震的震級極限值。

3.19地震動參數  ground motion parameter表征地震引起的地面運動的物理參數,包括峰值、反應譜和持續時間等。

3.20超越概率  probability of exceedance在一定時期內,工程場地可能遭遇大于或等于給定的地震烈度值或地震動參數值的概率。

3.21地震動反應譜特征周期  ground motion characteristic period of response spectrum規準化的反應譜曲線開始下降點所對應的周期值。

3.22 場地相關反應譜  site-specific response spectrum考慮地震環境和場地條件影響所得到的地震反應譜。

3.23地震地質災害 earthquake induced geological disaster在地震作用下,地質體變形或破壞所引起的災害。

工程場地地震安全性評價工作分級

工程場地地震安全性評價工作劃分為以下四級:

a) Ⅰ級工作包括地震危險性的概率分析和確定性分析、能動斷層鑒定、場地地震動參數確定和地震地質災害評價。適用于核電廠等重大建設工程項目中的主要工程;

b) Ⅱ級工作包括地震危險性概率分析、場地地震動參數確定和地震地質災害評價。適用于除級以外的重大建設工程項目中的主要工程;

c) Ⅲ級工作包括地震危險性概率分析、區域性地震區劃和地震小區劃。適用于城鎮、大型廠礦企業、經濟建設開發區、重要生命線工程等;

d) Ⅳ級工作包括地震危險性概率分析、地震動峰值加速度復核。適用于GB 18306-20014.3b)、c)規定的一般建設工程。

區域地震活動性和地震構造評價

5.1  區域范圍和圖件比例尺

5.1.1  區域范圍取對工程場地地震安全性評價有影響的范圍,應不小于工程場地外延150km

5.1.2  區域地震構造圖比例尺應采用1:1 000 000,其他圖件比例尺應不小于1:2 500 000

5.1.3  所有圖件應標明工程場地位置。

5.2  地震活動性

5.2.1  地震資料收集與目錄編制,應符合以下要求:

a) 根據地震部門正式公布的地震目錄和地震報告,收集相關的地震資料;

b) 歷史地震資料應包括區域內自有地震記載以來的全部破壞性地震事件;

c) 區域性地震臺網地震資料應包括區域內自有區域性地震臺網觀測以來可定震中參數的全部地震事件;

d) 編制區域破壞性地震目錄,包括發震時間、地點、震級、震源深度及定位精度等。

5.2.2  震中分布圖的編制,應符合以下要求:

a) 分別編制破壞性地震震中分布圖、區域性地震臺網記錄的地震震中分布圖;

b) 注明資料起止年代;

c) 注明主要地震的震級和深源地震。

d) 區分出淺源、中源和深源地震。

5.2.3  地震活動時空特征的分析應包括:

a) 不同時段各級地震的可靠性與相對完整性;

b) 地震的空間分布特征;

c) 震源深度分布特征;

d) 地震活動時間分布特征;

e) 未來地震活動水平。

5.2.4  應收集、補充本區域震源機制解資料,編制震源機制解分布圖。

5.2.5  應收集、分析對工程場地有影響的歷史地震烈度資料。

5.3  地震構造

5.3.1  Ⅰ級工作,應有下列工作內容:

a) 收集區域地質構造和地球物理場資料,分析其與地震活動的關系;

b) 編制區域大地構造單元劃分圖、地質構造圖和新構造圖;

c) 編制區域布格重力異常圖、航磁異常圖和地殼結構圖;

d) 建立區域地球動力學模型。

5.3.2  Ⅱ級工作,應收集區域地質構造資料,分析區域內地震發生的大地構造和新構造背景。

5.3.3  對工程場地地震安全性評價結果可能產生較大影響的斷層,資料不充分時,應補充下列工作:

a) 查明斷層最新活動時代、性質和運動特性;

b) 進行斷層活動性分段;

c) 分析重點地段古地震的強度及活動期次。

5.3.4  應根據實地調查和已有資料分析,編制地震構造圖,地震構造圖應包括以下內容:

a) 第四紀以來活動的主要斷層及其活動時代;

b) 活動斷層的性質;

c) 第四紀以來活動的盆地及其性質;

d) 現代構造應力場方向;

e) 破壞性地震震中位置。

5.4  綜合評價

5.4.1  應評價區域地震活動特征。

5.4.2  應評價區域地震構造環境,分析不同震級檔的地震構造條件。

近場區地震活動性和地震構造評價

6.1  近場區范圍和圖件比例尺

6.1.1  近場區范圍應不小于工程場地及其外延25km

6.1.2  近場區地震構造圖和震中分布圖比例尺應不小于1:250 000,Ⅰ級工作應不小于1:100 000

6.1.3  活動構造細節圖件,根據需要選定比例尺。探槽剖面圖比例尺宜取1:10150,地質和地貌平面圖和剖面圖比例尺宜取1:1001:1 000

6.2  地震活動性

6.2.1  對破壞性地震的參數有疑問時,應進行資料核查和現場調查。

6.2.2  Ⅰ級工作,應對近場區內震級小于4.7級的儀器記錄地震重新定位。

6.2.3  應編制近場區地震震中分布圖,分析其與活動構造的關系。

6.2.4  Ⅰ級工作,應利用震源機制,小地震綜合斷層面解資料,進行局部構造應力場分析。

6.3  地震構造

6.3.1  應收集第四紀地質和地貌資料,分析第四紀構造活動特點。級工作應進行現場勘察,編制第四紀地質構造剖面圖和平面圖。

6.3.2  應對主要斷層進行詳細的活動性鑒定,包括活動時代、性質、運動特性和分段等,并判定其最大潛在地震的震級。

6.3.3  在覆蓋區,已有資料不能確定已知主要斷層的活動時代時,應選用地球物理、地球化學、地質鉆探和測年等手段進行勘查。

6.3.4  宜收集地殼形態和考古資料,分析現代構造活動特點。

6.3.5  Ⅰ級工作應在工程場地及其外延5km的范圍內進行能動斷層鑒定。

6.3.6  應編制近場區地震構造圖,近場區地震構造圖應包括以下內容:

a)  第四紀以來有活動的主要斷層及其活動時代;

b)  活動斷層的性質;

c)  第四系分布及其厚度;

d)  第四紀盆地的范圍及其活動性質;

e)  破壞性地震震中位置。

6.4  綜合評價

6.4.1  應綜合評價近場區地震活動特征。

6.4.2  應綜合評價近場區發震構造。

工程場地地震工程地質條件勘測

7.1  場地勘測

7.1.1  場地范圍應為工程建設規劃的范圍。

7.1.2  應收集、整理和分析相關的工程地質、水文地質、地形地貌和地質構造資料。

7.1.3  應進行場地工程地質條件調查、鉆探和原位測試。

7.1.4  應編制鉆孔分布圖及柱狀圖。

7.1.5  地震小區劃應編制工程地質分區圖。

7.1.6  鉆探應符合下列規定:

a) Ⅰ級工作應有不少于三個深度達到基巖或剪切波速不小于700m/s的鉆孔;

b) Ⅱ級工作的鉆孔布置應能控制工程場地的工程地質條件,控制孔應不少于兩個;地震小區劃場地鉆孔布置應能控制土層結構和工程場地不同工程地質單元,每個工程地質單元內應至少有一個控制孔;

c) Ⅱ級工作和地震小區劃,控制孔應達到基巖或剪切波速不小于500 m/s處,若控制孔深度超過100m時,剪切波速仍小于500m/s,可終孔,應進行專門研究。

7.2  地震地質災害場地勘查

7.2.1  地基土液化應調查歷史地震造成的液化現象,勘查地下水位、可能液化土層的埋藏深度,測定標準貫入錘擊數和顆粒組成。級工作應符合GB 50267-19975.3條的規定。

7.2.2  軟土震陷應收集和調查軟土層厚度分布及軟土震陷等資料。

7.2.3  崩塌、滑坡、地裂縫和泥石流

應收集和調查地形坡度、巖石風化程度、古河道、崩塌、滑坡、地裂縫和泥石流等資料。

7.2.4  海嘯與湖涌

級工作應收集歷史海嘯與湖涌對工程場地及附近地區的影響資料。

7.2.5  地表斷層應收集地震引起的地表和近地表斷層的分布、產狀、活動性質、斷層帶寬度、位錯量及覆蓋層厚度等資料。

7.3  場地巖土力學性能測定

7.3.1  應進行分層巖土剪切波速的原位測量和密度的測定。

7.3.2  應測定剪變模量比與剪應變關系曲線、阻尼比與剪應變關系曲線。級工作應對各層土樣進行動三軸和共振柱試驗;級工作和地震小區劃應對有代表性的土樣進行行動三軸或共振柱試驗。

7.3.3  進行豎向地震反應分析時,應取得縱波速度值、壓縮模量比與軸應變關系曲線、阻尼比與軸應變關系曲線。

地震動衰減關系確定

8.1  基礎資料

8.1.1  應收集區域及鄰區的等震線圖或地震烈度資料。

8.1.2  應收集區域及鄰區的強震動觀測資料。

8.2  基巖地震動衰減關系

8.2.1  在基巖地震動衰減模型中,應考慮地震動峰值加速度和反應譜的高頻分量在大震級和近距離的飽和特性。

8.2.2  具有足夠強震動觀測資料的地區,應采用統計回歸方法確定地震動衰減關系。

8.2.3  缺乏強震動觀測資料的地區,可采用轉換方法確定地震動衰減關系。

8.2.4  應論述地震動衰減關系的適用性,級工作應進一步論證其合理性。

8.2.5  強度包絡函數應表現上升、平穩和下降三個階段的特征。

8.2.6  應確定強度包絡函數特征參數與震級、距離的關系。

8.3  地震烈度衰減關系

8.3.1  應采用有儀器測定震級的地震烈度資料確定地震烈度衰減關系。

8.3.2  地震烈度衰減模型應體現近場烈度飽和并與遠場有感范圍相協調。

8.3.3  應將確定的地震烈度衰減關系和實際地震烈度資料進行對比,論述其適用性。

地震危險性的確定性分析

9.1  地震構造法

9.1.1  應依據地震活動和地質構造劃分地震構造區,確定彌散地震。

9.1.2  宜根據斷層活動時代、力學性質、地震活動性等對活動斷層進行分段,確定發震構造。

9.1.3  應根據各斷層活動段的尺度、活動特點、最大歷史地震和古地震,判定最大潛在地震。

9.1.4  確定工程場地地震動參數,應遵照下列規定:

a) 將最大潛在地震置于其可能發生范圍內距工程場地最近處;

b) 考慮衰減關系的不確定性,分別計算工程場地的地震動參數;

c) 計算結果中的最大值為地震構造法所確定的地震動參數。

9.2  歷史地震法

9.2.1  應計算歷史地震在工程場地處的震動參數。

9.2.2  應根據歷史地震的記載與調查資料,確定工程場地的烈度值,轉換得到地震動參數。

9.2.3  應將計算和轉換結果中的最大值作為歷史地震法所確定的地震動參數。

9.3  結果的確定

應取地震構造法和歷史地震法結果中較大者作為地震危險性確定性分析的結果。

10  地震危險性的概率分析

10.1  地震區和地震帶劃分

10.1.1  應依據地震活動空間分布的分區性和地震與活動構造區的相似性劃分地震區。

10.1.2  應在地震區內依據地震活動空間分布的成帶性和地震與活動構造帶的一致性劃分地震帶。

10.2  潛在震源區劃分

10.2.1  應在地震帶內劃分潛在震源區。

10.2.2  綜合判定潛在震源區時應考慮下列標志:

a)  破壞性地震震中;

b)  微震和小震密集帶;

c)  古地震遺跡地段;

d)  地震空間分布圖像的特征地段;

e 斷層活動段;

f)  晚第四紀斷陷盆地;

g)  活動斷層的端部、轉折處或交匯處等特殊部位。

10.2.3  應根據地震活動空間分布圖像和地震構造幾何特征確定潛在震源區邊界。

10.2.4  應考慮各個潛在震源區主破裂取向,確定其方向性函數。

10.3    地震活動性參數的確定

10.3.1  地震活動性參數應包括:

a)  地震帶的震級上限;

b)  地震帶的震級下限;

c)  地震帶的震級-頻度關系;

d)  地震帶的地震年平均發生率;

e)  地震帶的本底地震震級及其年平均發生率;

f)  潛在震源區的震級上限;

g)  潛在震源區各震級檔空間分布函數。

10.3.2  確定地震帶的地震活動性參數應符合下列要求:

a)  按地震帶內歷史地震的最大震級和地震構造特征,確定地震帶的震級上限;

b)  考慮地震資料的完整性、可靠性、代表性以及必要的樣本量,統計確定震級-頻度關系;

c)  根據地震活動趨勢確定地震帶的地震年平均發生率;

d)  根據區域地震活動水平和震源深度確定震級下限;

e)  本底地震震級,應取地震帶內潛在震源區震級上限的最低值減去0.5

10.3.3  確定潛在震源區的地震活動性參數應符合下列要求:

a)  依據下列因素確定潛在震源區震級上限;

——潛在震源區內最大地震震級;

——構造類比結果;

——古地震強度;

——地震活動圖像判定的結果。

b)  潛在震源區震級上限按0.5級分檔。

c)  按各潛在震源區資料依據的充分程度和相應各震級檔地震發生的可能性大小確定空間分布函數。

10.4  地震危險性分析計算

10.4.1  應給出地震動參數超越概率曲線。

10.4.2  計算地震動反應譜時,周期點的分布應能控制反應譜形狀,數目應不少于15個。

10.5  不確定性校正

10.5.1  應考慮地震動衰減關系不確定性校正。

10.5.2  宜分析潛在震源區及地震活動參數不確定性對結果的影響。

10.6  結果表述

10.6.1  Ⅰ級工作應以表格形式給出對工程場地地震危險性起主要作用的各潛在震源區的貢獻;級工作應說明起主要作用的潛在震源區。

10.6.2  根據工程需要,應以圖和表格的形式給出不同年限、不同超越概率的地震動參數。

11  區域性地震區劃

11.1  基本規定

11.1.1  應根據地震危險性概率分析結果,編制地震區劃圖。

11.1.2  地震區劃圖的概率水平應根據工程的特性和重要性確定。

11.1.3  區域地震活動性和地震構造評價,應符合第5章的規定。

11.1.4  近場區地震活動性和地震構造評價,應符合第6章的規定。

11.1.5  按第8章的規定,建立適合于區劃范圍的地震動衰減關系。

11.1.6  計算控制點的間距,應不大于地理經緯度0.1°。在結果變化較大的地段,應加密控制點。

11.2  結果表述

11.2.1  地震區劃圖比例尺宜采用1:500 000

11.2.2  地震區劃圖采用分區線或等值線表述。

11.2.3  根據計算結果確定分區界線時應考慮下列因素:

a) 潛在震源區和地震活動性參數的可變動范圍及其對結果的影響;

b) 地形、地貌的差異;

c) 區劃參數的精度。

11.2.4  地震劃區圖應編寫相應的使用說明。

12  場地地震動參數確定和地震地質災害評價

12.1  場地地震動參數和時程的確定

12.1.1  場地地震動參數應包括場地地表及工程建設所要求深度處的地震動峰值和反應譜。

12.1.2  反應譜宜以規準化形式表示。

12.1.3  自由基巖場地,應根據地震危險性分析結果確定場地地震動參數;

a) Ⅰ級工作,應綜合考慮確定性方法和概率方法的結果確定場地地震動參數;

b) Ⅱ級和級工作,應根據概率方法的結果確定場地地震動參數。

12.1.4  土層場地,應建立場地地震反應分析模型,進行場地地震反應分析,并基于場地地震反應分析結果確定場地地震動參數。

12.1.5  應根據工程需要,依據場地地震動參數合成場地地震動時程。

12.2  場地地震反應分析模型的建立

12.2.1  Ⅰ級、級工作和地震小區劃,地面、土層界面及基巖面均較平坦時,可采用一維分析模型;土層界面、基巖面或地表起伏較大時,宜采用二維或三維分析模型。

12.2.2  確定地震輸入界面時應符合下列規定:

a) Ⅰ級工作應采用鉆探確定的基巖面或剪切波速不少于700m/s的層頂面作為地震輸入界面。

b) Ⅱ級工作和地震小區劃應采用下列三分之一作為地震輸入界面;

——鉆探確定的基巖面;

——剪切波速不少于500m/s的土層頂面;

——鉆探深度超過100m,且剪切波速有明顯躍升的土層分界面或由其他方法確定的界面。

12.2.3  選用二維或三維分析模型時,應考慮邊界效應。

12.3  場地土層模型參數的確定

12.3.1級工作應根據土力學性能測定結果確定模型參數。

12.3.2級工作和地震小區劃應由土力學性能測定結果及相關資料確定模型參數。

12.4   輸入地震動參數的確定

12.4.1  Ⅰ級工作的基巖地震動參數應按確定性方法和概率方法得到的結果確定。

12.4.2  Ⅱ級工作和地震小區劃的基巖地震動參數應按概率方法得到的結果確定。

12.4.3  合成適合工程場地的基巖地震動時程,應符合下列要求:

a) Ⅰ級工作,反應譜的擬合應符合GB50267-1997中第4.4.2.3條的規定;

b) Ⅱ級工作和地震小區劃,反應譜的周期控制點在對數坐標軸上應合理分布,個數不得少于50個,控制點譜的相對誤差應小于5%;應給出三個以上相互獨立的基巖地震動時程。

12.4.4  本地有強震動記錄時,宜充分利用其合成適合工程場地的基巖地震動時程。

12.4.5  應按基巖地震動時程幅值的50%確定輸入地震波。

12.5    場地地震反應分析與場地相關反應譜的確定

12.5.1  一維模型土層厚度應劃分得足夠小,使層內各點剪應變幅值大體相等,計算可用等效線性化波動法。

12.5.2  二維及三維模型采用有限元法求解時,有限元網格在波傳播方向的尺寸應在所考慮最短波長的1/121/8范圍內取值。

12.5.3  應根據場地反應分析得到的地震動時程,計算場地相關反應譜。

12.5.4  應根據計算所得到的場地相關反應譜,綜合確定場地地震動參數。

12.6  工程場地地震地質災害評價

12.6.1  應根據工程場地工程地質條件,確定工程場地地震地質災害類型,評價其影響程度。

12.6.2  根據斷層活動性調查結果,評價斷層的地表錯動特征及其對工程場地的影響。

13  地震小區劃

13.1  工作內容地震小區劃應包括地震動小區劃和地震地質災害小區劃。

13.2  地震動小區劃

13.2.1  地震動小區劃應包括地震動峰值與反應譜小區劃。

13.2.2  地震動小區劃應符合下列要求:

a)  根據工程場地工程地質分區圖,選擇有代表性的控制點或工程地質剖面;

b)  12.112.5的規定,計算控制點或工程地質剖面的地震反應,確定控制點上的地震動參數。

13.2.3  應根據控制點上的地震動參數,并結合工程地質分區結果,編制給定概率水平的工程場地地震動峰值和反應譜分區圖或等值線圖。

13.2.4  相鄰分區或兩條等值線,地震動峰值的差別宜不小于20%,反應譜特征周期的差別宜不小于0.05s

13.2.5  應編寫地震動小區劃圖說明。

13.3  地震地質災害小區劃

13.3.1  應按12.6條的規定,評價工程場地地震地質災害的類型、程度及其分布。

13.3.2  應編制給定概率水平地震作用下的地震地質災害小區劃圖。

13.3.3  應編寫地震地質災害小區劃圖說明。

14  地震動峰值加速度復核地震動峰值加速度復核應符合下列要求:

a) 應按第6章的要求,對工程近場區地震活動和地震構造資料進行收集和補充調查,對相關潛在震源區及參數進行論證;

b) 應采用編制中國地震動參數區劃圖所使用的地震動峰值加速度衰減關系;

c) 應確定50年超越概率10%的工程場地基巖地震動峰值加速度;

d) 應根據中硬場地與基巖場地地震動參數的對應關系,確定中硬場地的地震動峰值加速度,并按GB18306-2001《中國地震動參數區劃圖》的分區原則進行歸檔,作為復核結果。


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