場址最大可信地震動評估導則-隨機有限斷層法

4場址最大可信地震動評估導則—隨機有限斷層法本標準規(guī)定了采用隨機有限斷層法評估場址最大可信地震動的方法、步驟及技術本標準適用于受近場大震影響的水利水電重大工程場址確定最大可信地震動參數(shù)，其他建設工程GB51247-2018水工建筑物抗震設計隨機有限斷層法stochasticfini基于隨機理論發(fā)展起來的、適合于近場大震的半經(jīng)驗半理論的地震動模地震破裂面上滑動量明顯高于其他部分的破5脈沖面積百分比pulsingareaper斷層上端埋深depthtotopofrupture地震動參數(shù)groundmotionp地震動峰值加速度seismicpeakgroundacce地震引起地面震動過程中，地表質點運動加速度的最大絕最大潛在地震maximumpotent最大可信地震maximumcrediblee根據(jù)工程場址地震地質條件評估的場址可能發(fā)生最大地震動的6PGA——PeakGroundAcceleration，峰值加速度SaT——加速度反應譜σ——Stressdrop，應力降4基本規(guī)定4.1場址最大可信地震動評估應在工程場址地震安全性評價的基礎上進行。4.2震源模型宜采用“動拐角頻率”模型。隨機有限斷層法見附錄A。159263748（2）地震動模擬方案設計，包括設置參數(shù)的取值、不同取值權重系數(shù)的計算原則與方法。包括加速度時程、PGA及SaT；B.計算PGA和SaT的統(tǒng)計值，包括最小值、50%分位數(shù)值、均值、7（4）地震動參數(shù)綜合評價，包括設置地震動參數(shù)綜合6.1影響場址的主要發(fā)震構造6.1.2確定發(fā)震構造的位置，應遵循（2）當單一地表斷裂不足以作為最大潛在地震的獨立發(fā)震構造時，采用多條地表斷6.2發(fā)震斷層幾何參數(shù)（1）斷層破裂面長度和寬度可按照斷層性質及震級，采用經(jīng)驗公式進行估計。斷層破裂面尺（2）斷層走向、傾向和傾角應在充分分析地質資料的基礎上，通過宏觀震害調查、地質探槽探、深部探測、小震精定位等手段來確定；傾角不明確的斷層，可在合理的范圍內(nèi)設置多個取值。6.3最大可信地震震級6.4子源網(wǎng)格劃分子源的長、寬可設定為2~3km，可根據(jù)6.5子斷層位錯分布每個子斷層的位錯分布應考慮以凹凸體區(qū)域與背景區(qū)域的形式表現(xiàn)斷層面上應力或滑動的不規(guī)錯分布模型。發(fā)震斷層面上設置凹凸體的個數(shù)不應少于286.6初始破裂點位置6.8.1有研究結果的區(qū)域，應力降應按照已有的研究結6.8.2沒有研究結果的區(qū)域，平均應力降可在（306.9破裂傳播速度剪切波速應根據(jù)場址所在區(qū)域的研究結果確定，可在3.5km/6.12.1幾何衰減可按照距離斷層面的最近距離R的倒數(shù)1R確定。6.12.2介質非彈性衰減中品質因子（Q值）的取值益參考以下原則：（1）有研究結果的區(qū)域，Q值應按照已有的研究9f2*r2*a2*d2*s2*k1*e3f2*r2*a2*d2*s2*k1*e3場地效應影響包含場地放大因子和高頻濾波6.13.1場地放大因子取值可參考6.13.2高頻濾波衰減模型中kappa值的取值應6.14地震動模擬樣本數(shù)量FLj-i：第j個斷層的第i個位置方案，fi為相應的權重系數(shù)；i為相應的權重系數(shù)；\\7.4.3初始破裂點位置按照對場址地震動參數(shù)產(chǎn)生較大的影響為原則，不同初始破裂點位置\\根據(jù)每個應力降取值與研究區(qū)域平均應力降的偏離程度來計算不同取值的權重系數(shù)。如果設應力降值為xi，研究區(qū)域平均應力降為x，則相應于每個應力降值的權重系數(shù)si為：nsin如果設研究區(qū)域的平均值及方差分別為k和σ,則kappa取值分別為(k8.1反應譜阻尼比8.2反應譜頻率范圍8.3計算權重系數(shù)8.3.2對于如圖3所示的地震動模擬方案，第j個震源第i個jii8.4地震動參數(shù)計算8.5地震動參數(shù)統(tǒng)計分析[Amax,1,Amax,2,,Amax,i,Am（2）將離散的每個周期Tn的譜加速度值Sa2+1(+1A1W=Wa12W=Wa1+Wa2Amax,i/Sai(Tn)iW=Wa1+Wa2++Wai9場址地震動參數(shù)綜合評價隨機有限斷層法是基于隨機理論發(fā)展起來的地震動模擬方法，主要思想是將一個發(fā)震規(guī)模較大的加所有子源對場址的貢獻即可得到整個斷層破裂在場址產(chǎn)生的（1）在頻域上綜合考慮震源、傳播路徑以及場地效應的影響，擬合出每個子源產(chǎn)生的傅立葉譜FA(M0,f,R)，即FA(M0,f,R)=S(M0,f).P(R,f).G(f).I(f)（A1-1）式中：M0為子源的地震矩；S(M0,f)表示震源譜；P(R,f)為傳播路徑衰減模型；G(f)表示場地效應影響；I(f)=(2πfi)n為地震動類型因子，當輸出為位移、速度和加速度時，n的取值分別為0、1和2；f為頻率；R表示距離。式中，Nl和Nw分別為沿著斷層走向和傾向的子斷層的數(shù)目，aij為第i行第j列的子源所引起的地震動，Sij(M0,f)=（A2-1）ij(M0,f)和M0ij分別表示第(i,j)個子源的震源譜和地震矩；f為頻率；C為表達輻射方向性差異的常數(shù)；Hij為標度因子；fcij為動力學拐角頻率，可以定義為： fcij=4.9x106β(Δσ/M0ave)3NR3M0ave=M0N（A.2-2）,P(R,f)=Z(R).D(R,f)（A3-1）其中：Z(R)表示隨距離R的增加使振幅減小的幾何衰減，可寫為Z(R)=R一n；D(R,f)表示由于地球介D(R,f)=exp{一πfR[Q(f)β]}（A3-2）式中：β為剪切波速；Q(f)稱為品質因子，用來描述地球介質對地震波能量耗散，在地震工程中所關心的頻率范圍內(nèi)，品質因子可以表示為隨頻率變Q(f)=Q0fn（A3-3）A4場地效應G(f)=A(f).K(f)（A4-1）（1）A(f)是近地表幅值放大因子，表示研究區(qū)域場地對地震譜的放大系數(shù)隨頻率的變化關系，可A(f)=（A4-2）s為震源處的波阻抗，Zs=βsps，ps和βs分別為震源處的密度和剪切波速；Z(f)為地表處的波阻抗。它表示的是近地表波阻抗的平均值，是頻率的函數(shù)，反映的是從表面到相當于四分之一波長Z(f)=t(z(f))（A4-3）Z(f)=t(z(f))（A4-3）dt式中，積分上限為剪切波速從深度Z(f)到達自由表面的時間，深度是一個與頻率有關的函數(shù)。地震動模擬時，需要充分收集場地研究結果或對場地放大特征做深入研究，來建立合適的模型。（2）K(f)代表與路徑無關的高頻衰減K(f)=exp(?πfk)（A4-4）lgS=0.87MW3.22lgL=0.60MW2.48lgS=0.9MW3.41lgL=0.53MW2.10lgS=0.88MW3.29lgL=0.57MW2.29％，（3）最大的凹凸體的面積大約是斷層總破裂面積的16%;Aa=0.22LWAa1=0.16LW第二個凹凸體的面積Aa2為：Aa2=0.06LWAbk=AallAan=0.78LWDas=2.01Dall背景區(qū)域位錯Dbk為Dbk=0.71Dall/μA0是地震矩，μ是地殼剪切模量，A是斷層面面積。（C2-1）地震工程所關心的頻率范圍內(nèi)，品質因子可以表fn對于我國地震頻繁活動的區(qū)域，Q0與n值均有相應的研究成果，如表G-1和表G-2所示。表G-1中國大陸Q值的取值范圍和那丹哈達優(yōu)地槽褶皺帶。昆侖-秦嶺褶皺區(qū)包括東昆侖褶皺表G-2云南地區(qū)Q值的取值Q=238f0.338Q=102.6f0.687Q=199.6f0.434Q=92.7f0.553Q=281f0.349[1]AndersonJ.G.,HoughS.E.,1984.Amodelfortheshathighfrequencies.BulletinoftheSeismologicalSoc[2]AndersonJ.G.,1991.ApreliminarydescriptivemodelforthedistaparameterinsouthernCalifornia.BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,81(6):2186-2193.westernCanada.BulletinoftheSeismolog[4]AtkinsonG.M.,AssatouriansK.,BooreD.M.,etal.,2009.Aguidetodifferencesbetweenstochasticpoint-sourceandstochasticfinite-faultsimulati[5]BeresnevI.A.,AtkinsonG.M.,SeismologicalSocietyofAmerica,87(1):6[6]BeresnevI.A.nia,earthquake.I.Validationonrockfaccelerationtimehistoriesfromfinitefaults.SeismologicalRes[8]BooreD.M.,2009.ComparingsSMSIMandEXSIM.BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,99(6):3202-3216.fGeophysicalResearch.75(26):4997[10]ChandlerA.M.,LamN[11]ChenS.Z.,AtkinsSeismologicalSocietyofAmerica,92(92):885—8modelsforspecifictargetregions:applic[13]EdwardsB.,F?hD.,GiardiniD.,2011.AttenuatioGeophysicalJournal[14]HanksT.C.,McGuireR.K.,1981.Thecharacterofhigh-frequencystronSeismologicalSocietyofAmerica,71(6):2071-2095.[15]HousnerG.W.,1947.Characteristicsofstrong-motion[16]JinA.S.,AkiK.,1988.SpatialandtemporalcorrelationbetweencodaQandsoftheSeismologicalSocietyofAmerica,78(2):741-769.[17]KilbD.,BiasiG.,AndersonJ.,etal.,2ModerateEarthquakesUsingSouthernCaliforniaANZASeismicNetworkData.BulleSeismologicalSocietyofAmerica[19]MotazedianD.,AtkinsonG.M.,2005.Stochasticfinite-fafrequency.BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,95(BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,78(2):,873-884.inhomogeneousfaultingandthepredictionofstronggroundmotion.PartII.ABulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,73(4):953-978.Research,99(B12):23859-2387predictionofstronggroundmotion.Seism.Res.Lett.,70(1):59-Wenchuanmainshock,Sichuan,China.JournalofAsianEar[25]TsaiC.C.P.,ChenK.CoftheSeismologicalSocietyofAmerrockadjustmentfactorsforGMPEs.BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,101(6):2926-29earthquakewithempiricalpredictionslargelybasedondatafromCalifornia.BulletinoftheSei[37]蘇有錦，2009．云南地區(qū)地震波衰減本標準采用隨機有限斷層法確定受近場大震影響的水利水電工程場址的最大可信地震動參數(shù)。本標準中的條文適用于距發(fā)震斷層10km以內(nèi)、影響地震震級大于7.0級的工程場地，對于其他工程場保持一致。判斷對場址有影響的發(fā)震構造可基于場址地震安全性評價工作中潛在震源區(qū)的貢獻分解進背了地震發(fā)生的實際情況，顯然是不合理的。而“動拐角頻率模型”能夠解決這些問題，能本標準采用隨機有限斷層法進行場址最大可信地震動綜合評價。隨機有限斷層法不僅可以描述斷與計算效率的問題，采用多方案和多重權重系數(shù)的設計來解決認知的不確定性和模擬參數(shù)的不確定性6.1.1在場址地震安全性評價的基礎上，確定對C.走向用從正北順時針量至走向方向的角度來表示，如圖1所示角度（Strike有6.3最大可信地震震級宜按照發(fā)震構造所在潛在震源區(qū)的震級（1）對于地表出漏跡線的活動斷層，應根據(jù)活動斷層地震破裂段的長度、同震位移等參數(shù)與（2）對于隱伏活動斷層，可根據(jù)活動斷層幾何結構、歷史地震破壞區(qū)展布、現(xiàn)今地球物理場、深淺構造關系等,劃分出有發(fā)生中等以上地震危險的斷層破裂段,綜合評估最大可能地震的（4）在資料不完整的地區(qū)，則根據(jù)歷史地震記載及該地區(qū)地震構造分析的結果，將歷史地震6.4隨機有限斷層法采用“動態(tài)拐角頻率”通過長周期地震動反演給出的斷層面子斷層位錯分布表明，地震斷層的破裂和滑動過程是及其不6.5.1按照多方案設計地震動模擬方案時，有震源反演結果的斷層位錯分布應該作為一種位錯分布6.8應力降是指在斷層面上震源破裂前后應6.8.1估計的應力降的方法較多，但不同方法獲得的值有較大的隨機性。對于有研究成果的地區(qū)，到，即根據(jù)Brune的假設，假設斷層破裂Δσ=（3）平均應力降可在（30-40）bar之模擬得到的地震峰值加速度（PGA）及周期T=0.2s，2s和5sPGA(cm/s)Sa(cm/s)Sa(cm/s)Sa(cm/s)PGA0T=0.2sT=2sMw=6.0Mw=6.5Mw=7.0Mw=7.5T=5s0PGA(cm/s)Sa(cm/s)Sa(cm/s)Sa(cm/s)PGA0T=0.2sT=2sMw=6.0Mw=6.5Mw=7.0Mw=7.5T=5s0300250300200150100500302050607080904030205060708090應力降/bar7006007005004003002001000302050607080904030205060708090應力降/bar140120140100806040200302050607080904030205060708090應力降/bar605060403020102030405060708090應力降/bar比的減小，反應譜在低頻部分的幅值也會逐漸減小。該參數(shù)值一般介于25-415f0.5和539f0.65）時模擬得到的地震加速度反應譜，可以看出Q值的變化對近場地震動模擬