基于随机有限断层法的最大可信地震研究

来源 :中国地震局地球物理研究所 | 被引量 : 2次 | 上传用户:nancyqi117
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为了防止重大水利工程在强震作用下引发次生灾害,国家有关部门针对高库大坝提出了对其抗震安全性进行地震校核的要求。根据《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB35047-2015)的规定,对于重大水工结构,在按照设计地震动峰值加速度进行抗震设计之外,还应当在其遭受场址最大可信地震时,不发生库水失控下泄灾变。我国一系列重大水电工程都分布在西部强震区,在缺乏震害实例和可以参考的抗震设计参数情况下,采用有效方式来保证这些重大水利工程的抗震设防安全是目前地震工程的研究重点。对于最大可信地震的计算方法,规范中建议采用随机有限断层法来代替基于地震动衰减关系的常规方法,但对于溪洛渡水电站这种重大水电工程,其所处位置地质构造非常复杂,对其产生影响的潜在震源区不止一个,而且震源区的地质构造尚不明确,对于这种复杂问题,需要建立一套能够充分考虑各种不确定性情况的计算方法。本工作基于对不确定性参数的考虑,提供了一套最大可信地震的计算方案,对位于复杂地质构造的重大水利工程抗震设防工作,提供可靠的地震动参数。随机有限断层法基于随机振动理论和有限断层模型,能够考虑到断层破裂对近场场点的影响,具有较为明确的物理意义,尤其在高频部分模拟效果较好,符合水工结构自振周期长的特点。本研究对随机有限断层法计算中的原理和问题进行了分析,并对该方法进行了改进,从只能模拟矩形断层,拓展到可以模拟较为复杂的曲面断层,提高了该方法在实际地震动模拟中的应用,并通过对熊本地震的模拟进行了对比,与矩形断层相比,曲面断层更符合实际破裂过程。利用随机有限断层法计算时,需要确定输入参数的取值。在进行最大可信地震计算时,参数取值的差异性会对结果产生较大的影响。为研究不同参数的影响度,利用局部敏感性分析和全局敏感性分析,定性分析了包括震源、传播和场地等参数的不确定性对结果造成的影响。在近场范围内,应力降和高频衰减的影响最大,品质因子的影响基本可以忽略,对于不同断层距,应力降的影响是相同的,而高频衰减对结果的影响随断层距增大而增加。应力降是随机有限断层法中影响最大的参数,也是不确定性最大的参数。本研究利用联合反演法,针对川滇地区800余条地震动记录进行了分析,对结果进行统计发现,应力降与地震强度有一定的正相关性,其定标关系为7)2)=0.217)2)0-2.54。应力降的分布满足对数正态分布,均值为4.5MPa,通过与已有研究进行对比分析,认为在川滇地区进行最大可信地震分析时,应力降的最大取值范围可以选择为3.0-8.8MPa,针对不同研究区域,可以结合研究区域内的结果进行取值。对于复杂地质构造下的重大水电工程进行最大可信地震计算时,需要基于区域构造资料,考虑潜在震源区、断层展布、破裂模式等不同因素的影响。本研究利用逻辑树和统计学方法,对各种不确定性参数进行分析,利用敏感性分析中的结果对具有不确定性的参数加以权重,通过逻辑树方法建立不同的方案,建立了一套可用于最大可信地震计算的方法。以溪洛渡水电站为例,进行了最大可信地震分析,在三个不同潜在震源区分别发生最大潜在地震的情况下,考虑到参数的不确定性,计算出的最大可信地震地震动为426cm/s2,这一结果与概率方法计算出的校核地震动参数非常接近,说明利用这一套最大可信地震计算方案进行计算是可靠的。
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