荊 旭
?
核設(shè)施一維土層地震反應(yīng)分析中的參數(shù)不確定性1
荊旭1,2)
1)中國地震局地球物理研究所,北京 100081 2)環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心,北京 100082
本文概述了一維土層地震反應(yīng)分析等效線性化方法評(píng)價(jià)結(jié)果不確定性研究的進(jìn)展,比較了中美兩國核設(shè)施土層地震反應(yīng)分析中參數(shù)不確定性的處理方法。基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),令參數(shù)隨機(jī)變化,建立土層剖面模型,采用隨機(jī)振動(dòng)理論方法,分析了土層動(dòng)力特性、剪切波速、基巖地震動(dòng)輸入界面對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。結(jié)果表明,土層剪切波速的不確定性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響最大,主要表現(xiàn)為加速度反應(yīng)譜平臺(tái)段的延長(zhǎng)。對(duì)比參數(shù)隨機(jī)變化模型和最佳估計(jì)模型的計(jì)算結(jié)果可知,隨機(jī)振動(dòng)理論反映了土層對(duì)基巖地震動(dòng)的影響,將隨機(jī)模型分析結(jié)果的中值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)差基本可以包絡(luò)最佳估計(jì)模型的分析結(jié)果。
場(chǎng)地響應(yīng)隨機(jī)振動(dòng)核安全不確定性
為了確定工程的場(chǎng)地相關(guān)反應(yīng)譜,需要考慮場(chǎng)地條件對(duì)地震動(dòng)的影響。對(duì)于橫向性質(zhì)變化較小的工程場(chǎng)地,通常采用一維模型進(jìn)行土層地震反應(yīng)分析。核設(shè)施土層地震反應(yīng)分析工作對(duì)地震動(dòng)輸入和土層模型的要求較高,如自由基巖表面地震動(dòng)反應(yīng)譜應(yīng)按確定性和概率方法的計(jì)算結(jié)果分別確定、地震動(dòng)輸入界面的剪切波速不小于700m/s、應(yīng)根據(jù)土力學(xué)性能測(cè)定結(jié)果確定模型參數(shù)等,這些技術(shù)要求通過限制模型參數(shù)的不確定性,提高了土層地震反應(yīng)分析結(jié)果的可靠性。
考慮到土層地震反應(yīng)分析中的不確定性,我國的地震安全性評(píng)價(jià)規(guī)范要求進(jìn)行多個(gè)鉆孔場(chǎng)地力學(xué)模型和多個(gè)地震動(dòng)時(shí)程樣本的組合地震反應(yīng)分析計(jì)算,再綜合評(píng)判多個(gè)鉆孔場(chǎng)地力學(xué)模型和輸入多個(gè)地震動(dòng)組合時(shí)的計(jì)算結(jié)果,以確定場(chǎng)地的地震動(dòng)參數(shù)。綜合評(píng)判通常采用對(duì)地震動(dòng)反應(yīng)譜值的平均擬合方法或者外包絡(luò)法(盧壽德,2006)。美國核電廠地震危險(xiǎn)性分析工作基于工程場(chǎng)地的鉆孔、原位測(cè)試和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)動(dòng)力特性和波速分布的研究成果,隨機(jī)生成土層模型,表征土層模型參數(shù)的不確定性;采用調(diào)整天然地震動(dòng)或利用隨機(jī)振動(dòng)理論方法,確定自由地表基巖地震動(dòng)輸入進(jìn)行土層地震反應(yīng)分析;對(duì)計(jì)算出的放大系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),再以放大系數(shù)分布的均值乘以基巖地震動(dòng)反應(yīng)譜,確定工程的場(chǎng)地相關(guān)譜(Silva等,1996;USNRC,2007)。
綜上所述,中美兩國核設(shè)施土層地震反應(yīng)分析的總體思路是一致的,都是采用地震動(dòng)-土層動(dòng)力學(xué)模型組合的方式來考慮土層地震反應(yīng)分析結(jié)果的不確定性。可能影響分析結(jié)果的參數(shù)包括基巖地震動(dòng)、土層動(dòng)力特性和土層剪切波速。
石玉成等(1999)采用Monte Carlo方法對(duì)影響土層地震反應(yīng)分析結(jié)果的不確定因素進(jìn)行了分析;王恒知等(2009)分析了時(shí)程擬合參數(shù)對(duì)土層地震反應(yīng)分析結(jié)果的影響;施春花等(2009)統(tǒng)計(jì)分析了北京地區(qū)不同深度粘土的動(dòng)力特性,采用等效線性化方法分析了統(tǒng)計(jì)結(jié)果的代表性,為北京地區(qū)難以取得原狀土的工程場(chǎng)地地震安評(píng)工作提供了參考;王玉石等(2016)總結(jié)了強(qiáng)震動(dòng)條件下土體非線性動(dòng)力特性研究的發(fā)展歷程和方向;沈建文等(2010,2011)分析了土體剪應(yīng)變折減系數(shù)對(duì)土層地震反應(yīng)分析結(jié)果的影響,提出了采用震級(jí)和距離參數(shù)修正土層反應(yīng)的等效線性化方法,建議使用設(shè)定地震定義震級(jí)和距離;Robinson等(2006)考慮了土層厚度和波速結(jié)構(gòu)的不確定性,基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),隨機(jī)生成土層模型,分析了悉尼港口地區(qū)的地震危險(xiǎn)性及其不確定性。這些研究工作的地震動(dòng)輸入均為與目標(biāo)譜匹配的地震動(dòng)時(shí)程,加速度時(shí)程是地震動(dòng)隨機(jī)過程的實(shí)現(xiàn)。由于地震動(dòng)隨機(jī)過程的變異性較大,為了給出土層地表加速度反應(yīng)譜的穩(wěn)定估計(jì)值,需要采用多條時(shí)程進(jìn)行多次分析。美國核管會(huì)(U. S. Nuclear Regulatory Commission,USNRC)的管理導(dǎo)則中推薦了隨機(jī)振動(dòng)理論(Random Vibration Theory,RVT)方法,該方法以幅值譜和持時(shí)作為輸入,降低了分析工作的計(jì)算量和對(duì)地震動(dòng)時(shí)程的依賴,可以快速準(zhǔn)確地估計(jì)工程場(chǎng)地的地表地震動(dòng)(Schneider等,1991;Silva等,1996;Boore,2003;Rathje等,2006;Ozbey,2006;USNRC,2007;Rathje等,2010;Boore等,2015)。
本文以某核電廠址為例,采用隨機(jī)振動(dòng)理論方法確定基巖地震動(dòng)輸入,基于工程場(chǎng)地土力學(xué)和剪切波速測(cè)試數(shù)據(jù),隨機(jī)生成土層模型,進(jìn)行土層地震反應(yīng)分析,討論土層波速剖面、動(dòng)力特性、基巖地震動(dòng)輸入界面不確定性對(duì)土層地震反應(yīng)分析結(jié)果的影響。
本文重點(diǎn)在于土層地震反應(yīng)分析,因此不再詳述廠址基巖地震危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)過程,評(píng)價(jià)結(jié)果見圖1。圖1中的數(shù)據(jù)為廠址特定基巖地表地震動(dòng)(SL-2),是概率法和確定論方法評(píng)價(jià)結(jié)果的包絡(luò)值,其中概率論方法的年平均超越概率為1×10-4。
依據(jù)我國地震安全性評(píng)價(jià)工作的規(guī)范要求,在不同位置對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行了多個(gè)鉆孔測(cè)試,將其中的控制孔分別命名為zk1、zk2和zk3。鉆孔巖石地層柱狀圖和剪切波速剖面圖見圖2。
圖2(a)中從左至右依次為zk1、zk2和zk3的剖面。從圖2(a)可知,工程場(chǎng)地的主要地層包括粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂、玄武巖、火山角礫巖、粘土巖,其中zk3未見粘土巖。圖2(b)中的紅色、藍(lán)色和黑色曲線分別代表zk1、zk2和zk3中介質(zhì)剪切波速隨深度的變化。由圖2(b)可以看出,粘土和砂土中的剪切波速隨深度的增加逐漸變大,玄武巖和火山角礫巖中的剪切波速與土壤中的剪切波速相比,存在明顯的突變,其中玄武巖的剪切波速又明顯高于火山角礫巖中的剪切波速。3個(gè)鉆孔位于同一場(chǎng)地中,相互距離處在百米量級(jí)上。土壤中剪切波速隨深度的變化趨勢(shì)基本一致,玄武巖和火山角礫巖中剪切波速隨著風(fēng)化程度的變化而變化,但是都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國西部強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)記錄中基巖的定義值(760m/s),因此可以據(jù)此對(duì)zk3的剖面進(jìn)行波速延拓,至國標(biāo)定義的基巖地震動(dòng)輸入界面。
為了確定土層的動(dòng)力非線性特性,對(duì)鉆孔內(nèi)各土層的典型樣品分別進(jìn)行了共振柱和動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn),綜合確定了土層樣品的動(dòng)剪切模量比(/max)和阻尼比()隨動(dòng)剪應(yīng)變()的變化,土層樣品動(dòng)力非線性特征見表1,剪切模量比和阻尼比與剪應(yīng)變關(guān)系曲線如圖3所示。

表1 土層樣品動(dòng)力非線性特性

續(xù)表
圖3給出了表1中土樣動(dòng)力非線性特征測(cè)量值的擬合曲線,由圖3(a)可知,隨著剪應(yīng)變的增大,剪切模量比逐漸減小。由圖3(b)可知,隨著剪應(yīng)變的增大,阻尼比逐漸增大。需要注意的是,由于工程場(chǎng)地內(nèi)采集的樣品進(jìn)行了動(dòng)三軸和共振柱實(shí)驗(yàn),剪應(yīng)變的變化范圍較大,使得阻尼比的最大值可達(dá)20%以上。
Schneider等于1991年首次提出了采用隨機(jī)振動(dòng)理論方法進(jìn)行場(chǎng)地響應(yīng)分析的思路,RVT方法的輸入為傅立葉幅值譜(FAS)和持時(shí)(gm),不需要地震動(dòng)時(shí)程,可以通過一次分析就給出場(chǎng)地響應(yīng)的分布特征(Schneider等,1991)。Silva等(1996)將RVT方法應(yīng)用于核設(shè)施土層地震反應(yīng)分析中,研究了土層動(dòng)力特性曲線不確定性的表征方式。Rathje等(2006)驗(yàn)證了RVT方法對(duì)美國東部地區(qū)的適用性,Ozbey(2006)進(jìn)行了RVT方法和傳統(tǒng)時(shí)程方法的對(duì)比研究。
RVT方法中地震動(dòng)輸入的FAS可以根據(jù)地震學(xué)的震源理論給出,也可以通過目標(biāo)反應(yīng)譜反算來確定(Brune,1970;Gasparini等,1976)。gm的定義可以采用震源理論計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)?zāi)P停珺oore(2003)給出了適用于美國西部的經(jīng)驗(yàn)公式,Boore等(2015)給出了適用于穩(wěn)定大陸區(qū)域的地殼放大模型和持時(shí)模型。本文采用反應(yīng)譜-幅值譜的相互關(guān)系,計(jì)算幅值譜,作為基巖地震動(dòng)輸入,進(jìn)行土層地震反應(yīng)分析。
為了分析土層模型中動(dòng)力特性、剪切波速、基巖地震動(dòng)輸入界面位置對(duì)分析結(jié)果的影響,將變量分離,研究單個(gè)變量對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。首先,固定所有參數(shù),以第2章中給出的基巖地震動(dòng)和zk1的土層剖面模型作為輸入,采用RVT方法進(jìn)行土層地震反應(yīng)分析,鉆孔剖面模型zk1的加速度傳遞函數(shù)和土層地表加速度反應(yīng)譜如圖4(a)和(b)所示。
由圖4(a)可知,zk1的土層剖面模型改變了地震動(dòng)的頻譜特征,1.4Hz和3.8Hz左右的放大效應(yīng)非常明顯,尤其是1.4Hz處,幅值被放大了接近3倍;高于6Hz部分的幅值降低明顯,低于1.3Hz的頻段內(nèi)的幅值基本沒有變化,說明zk1剖面模型的特征周期在0.7s左右,0.26s附近頻譜的放大主要是近地表砂土層的影響。
由圖4(b)可知,土層地表加速度反應(yīng)譜在2個(gè)周期段內(nèi)數(shù)值較高,一個(gè)是0.19—0.27s,表現(xiàn)為較寬的平臺(tái)段,一個(gè)是0.68s附近,呈尖峰狀,二者之間則是一個(gè)顯著的“谷地”。加速度反應(yīng)譜的特征與加速度傳遞函數(shù)的特征相似,都說明了zk1所代表的土層模型對(duì)基巖地震動(dòng)在2個(gè)頻段內(nèi)有明顯的放大作用。
3.1剪切波速
以zk1的剪切波速剖面為均值,采用Robinson等(2006)提出的土層剪切波速不確定性分布作為前提假設(shè),隨機(jī)生成30個(gè)土層模型,采用RVT方法進(jìn)行土層地震反應(yīng)分析。鉆孔zk1的加速度傳遞函數(shù)和土層地表地震動(dòng)反應(yīng)譜如圖5(a)和(b)所示。
圖5(a)中的灰色曲線為每個(gè)隨機(jī)模型的計(jì)算結(jié)果,黑色實(shí)線為所有結(jié)果的中值,黑色虛線為所有傳遞函數(shù)曲線的中值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)差。將隨機(jī)模型計(jì)算結(jié)果的幅值放大系數(shù)中值和中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差與剪切波速不變前提下的放大系數(shù)進(jìn)行對(duì)比可知,二者的整體趨勢(shì)一致,基巖上覆土層對(duì)低頻部分基本沒有影響,明顯地放大了特征周期頻段附近的幅值,降低了高頻部分的幅值。不同的是,隨機(jī)模型的中值在1.6Hz之后迅速降低了基巖地震動(dòng)的傅立葉幅值譜,沒有反映出近地表砂土對(duì)基巖地震動(dòng)的影響。傳遞函數(shù)中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差的結(jié)果反映出了2個(gè)明顯的放大頻段,與固定參數(shù)模型的傳遞函數(shù)相比,2個(gè)放大頻段之間的放大系數(shù)雖然也相對(duì)較小,但是其絕對(duì)值大于1,放大頻段的上限也擴(kuò)展到8Hz左右。
圖5(b)中的灰色曲線為每個(gè)隨機(jī)模型的計(jì)算結(jié)果,黑色實(shí)線為所有結(jié)果的中值,黑色虛線為中值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)差,黑色點(diǎn)虛線為固定參數(shù)模型給出的土層地表加速度反應(yīng)譜。與固定參數(shù)模型分析結(jié)果相比,剪切波速隨機(jī)變化模型給出的反應(yīng)譜平臺(tái)段較寬,除了放大效應(yīng)明顯的頂峰頻段以外,中值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)差反應(yīng)譜基本能夠包絡(luò)固定參數(shù)模型分析給出的結(jié)果。
3.2土層動(dòng)力特性曲線
固定其他參數(shù)不變,以圖3給出的剪切模量比-剪應(yīng)變和阻尼比-剪應(yīng)變關(guān)系曲線作為中值,采用Silva等(1996)提出的土層動(dòng)力特性曲線不確定性分布作為前提假設(shè),隨機(jī)生成30個(gè)土層剖面模型,采用RVT方法進(jìn)行土層地震反應(yīng)分析。加速度傳遞函數(shù)和土層地表加速度反應(yīng)譜如圖6所示。
圖6(a)中的黑色曲線為土層動(dòng)力特性曲線隨機(jī)變化模型的加速度傳遞函數(shù),紅色實(shí)線為傳遞函數(shù)的中值,紅色虛線為中值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)差,紅色點(diǎn)虛線為固定參數(shù)模型的傳遞函數(shù)。從圖中可以看出,土層動(dòng)力特性曲線隨機(jī)變化模型的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以反映土層模型對(duì)基巖地震動(dòng)的影響,放大頻段特征與固定參數(shù)的結(jié)果相似,曲線形狀非常相似。固定參數(shù)模型的傳遞函數(shù)與參數(shù)隨機(jī)變化模型相比,除了放大頻段以外,與兩者的中值相近;1.4Hz附近明顯高于中值,略低于中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差;3.8—4.8Hz范圍內(nèi)介于中值和中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差之間。
圖6(b)中的黑色曲線為每個(gè)土層動(dòng)力特性曲線隨機(jī)變化模型的土層地表加速度反應(yīng)譜,紅色實(shí)線為反應(yīng)譜的中值,紅色虛線為中值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)差,紅色點(diǎn)虛線為固定參數(shù)模型的土層地表加速度反應(yīng)譜。從圖中可以看出,隨機(jī)模型的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以反映土層地表加速度反應(yīng)譜的形狀特征,同樣都是在0.18—0.28s范圍內(nèi)表現(xiàn)為明顯的平臺(tái)段,在0.70s附近表現(xiàn)為明顯的尖峰。數(shù)值上固定參數(shù)的反應(yīng)譜在周期低于0.36s時(shí)介于中值和中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差之間,高于0.36s時(shí),固定參數(shù)的反應(yīng)譜基本上與隨機(jī)模型反應(yīng)譜的中值一致。
3.3基巖地震動(dòng)輸入界面
本小節(jié)的思路與前2小節(jié)相同,隨機(jī)模擬基巖地震動(dòng)輸入界面的位置,即固定土層波速結(jié)構(gòu)模型,令輸入界面的深度在給定范圍內(nèi)均勻分布。加速度傳遞函數(shù)和土層地表加速度反應(yīng)譜的對(duì)比結(jié)果如圖7所示。
圖7中的黑色曲線為基巖地震動(dòng)輸入界面深度隨機(jī)變化模型的加速度傳遞函數(shù)和土層地表加速度反應(yīng)譜,紅色實(shí)線為計(jì)算結(jié)果的中值,紅色虛線為中值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)差,紅色點(diǎn)虛線為固定參數(shù)模型的傳遞函數(shù)。從加速度傳遞函數(shù)圖中的對(duì)比情況可知,固定參數(shù)模型的傳遞函數(shù)與地震動(dòng)輸入界面深度隨機(jī)變化模型傳遞函數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的形狀相似,在1.5Hz附近和3.4—5.4Hz之間高于隨機(jī)模型傳遞函數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差。
通過對(duì)比土層地表加速度反應(yīng)譜可知,固定參數(shù)模型的土層地表加速度反應(yīng)譜與地震動(dòng)輸入界面深度隨機(jī)變化模型反應(yīng)譜統(tǒng)計(jì)結(jié)果的形狀相似,自振周期低0.34s時(shí),前者介于后者的中值和中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差之間,高于0.34s時(shí),前者基本與后者的中值相一致。
3.4綜合影響
綜合土層剖面模型的不確定性,即參數(shù)隨機(jī)變化模型中剪切波速、動(dòng)力特性、基巖界面位置同時(shí)變化,土層地震反應(yīng)分析的結(jié)果如圖8所示。
圖8中的黑色曲線為剪切波速、動(dòng)力特性、基巖界面位置同時(shí)隨機(jī)變化的加速度傳遞函數(shù)和反應(yīng)譜,紅色實(shí)線為計(jì)算結(jié)果的中值,紅色虛線為中值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)差,紅色點(diǎn)虛線為固定參數(shù)模型的傳遞函數(shù)和反應(yīng)譜。從圖8(a)中可以看出,參數(shù)隨機(jī)變化模型分析結(jié)果的中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差可以反映場(chǎng)地對(duì)基巖地震動(dòng)的影響,在1.4Hz附近和3.6Hz附近明顯放大了地震動(dòng)幅值,放大倍數(shù)與固定參數(shù)模型分析結(jié)果相一致。其余頻段中,固定模型放大倍數(shù)與隨機(jī)模型分析結(jié)果的中值基本一致。
通過圖8(b)可知,參數(shù)隨機(jī)變化模型分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)特征的平臺(tái)段較寬,中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差可以包絡(luò)固定參數(shù)模型的分析結(jié)果。
本文介紹了隨機(jī)振動(dòng)理論方法在核設(shè)施一維土層地震反應(yīng)分析工作中的應(yīng)用,基于某核電廠工程場(chǎng)地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和土層剖面模型參數(shù)的不確定性分布,隨機(jī)生成土層模型,采用隨機(jī)振動(dòng)理論方法分析了剪切波速、土層動(dòng)力特性和基巖地震動(dòng)輸入界面位置的不確定性對(duì)核設(shè)施一維土層地震反應(yīng)分析結(jié)果的影響。
加速度傳遞函數(shù)結(jié)果表明,與固定參數(shù)模型相比,采用土層參數(shù)隨機(jī)變化模型和隨機(jī)振動(dòng)理論方法可以反映工程場(chǎng)地對(duì)地震動(dòng)的影響。
土層地表加速度反應(yīng)譜結(jié)果表明,土層剖面模型的不確定性中,剪切波速的不確定性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響最大,使得加速度反應(yīng)譜的平臺(tái)段較寬,隨機(jī)模型評(píng)價(jià)結(jié)果的中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差,除尖峰位置外,可以包絡(luò)固定參數(shù)模型的評(píng)價(jià)結(jié)果。
土層動(dòng)力特性曲線和基巖地震動(dòng)輸入界面位置的不確定性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響相當(dāng),固定參數(shù)模型的分析結(jié)果介于土層參數(shù)隨機(jī)變化模型分析結(jié)果的中值和中值加1倍標(biāo)準(zhǔn)差之間。
盧壽德,2006.GB17741-2005《工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)》宣貫教材.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.
沈建文,劉崢,石樹中,2010.用震級(jí)和距離參數(shù)修正土層反應(yīng)的等效線性化方法.地震學(xué)報(bào),32(4):466—475.
沈建文,劉崢,2011.等效線性化地震反應(yīng)的震級(jí)距離參數(shù)調(diào)整法及其在地震安全性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用.震災(zāi)防御技術(shù),6(3):220—230.
施春花,呂悅軍,彭艷菊等,2009.北京地區(qū)粉質(zhì)粘土土動(dòng)力學(xué)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析.震災(zāi)防御技術(shù),4(1):69—79.
石玉成,蔡紅衛(wèi),徐暉平,1999.場(chǎng)地地震反應(yīng)分析中的不確定性及其處理方法.西北地震學(xué)報(bào),21(3):242—247.
王恒知,石玉成,盧育霞等,2009.人工擬合地震動(dòng)時(shí)程參數(shù)對(duì)場(chǎng)地反應(yīng)的影響分析.西北地震學(xué)報(bào),31(2):126—130.
王玉石,李小軍,蘭日清等,2016.強(qiáng)震動(dòng)作用下土體非線性動(dòng)力特征研究發(fā)展與展望.震災(zāi)防御技術(shù),11(3):480—492.
Boore D. M., 2003.Simulation of ground motion using the stochastic method.Pure and Applied Geophysics, 160 (3—4): 635—676.
Boore D. M., Thompson E. M., 2015.Revisions to some parameters used in stochastic-method simulations of ground motion. Bulletin of the Seismological Society of America, 105(2A): 1029—1041.
Brune J. N., 1970. Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes. Journal of Geophysics Research, 75(26): 4997—5009.
Gasparini D. A., VanmarckeE. H., 1976.Simulated earthquake motions compatible with prescribed response spectra.Technical Report R76-4.Cambridge, MA:MIT.
Ozbey M. C., 2006. Site-specific comparisons of random vibration theory-based and traditional seismic site response analysis.Austen Downtown, Texas:The University of Texas at Austin.
Rathje E. M., Ozbey M. C., 2006. Site-specific validation of random vibration theory-based seismic site response analysis.Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 132(7): 911—922.
Rathje E. M., Kottke A. R., Trent W. L., 2010. Influence of input motion and site property variabilities on seismic site response analysis. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 136(4): 607—619.
Robinson D., DhuT., Schneider J., 2006. SUA: a computer program to compute regolith site-response and estimate uncertainty for probabilistic seismic hazard analyses. Computers & Geosciences, 32(1): 109—123.
Schneider J. F., Silva W. J., Chiou S. J., et al, 1991. Estimation of ground motion at close distances using the band-limited white-noise model. In:Proceedings of the Fourth International Conference on Seismic Zonation.Stanford, CA: EERI, 4: 187—194.
Silva W. J., Abrahamson N., Toro G., et al, 1996. Description and validation of the stochastic ground motion model. Technical Report MCEER-08-0019, PG&E. Upton, New York: Engineering Research and Applications Division, Department of Nuclear Energy, Brookhaven National Laboratory, Associated Universities.
USNRC, 2007.A performance-based approach to define the site-specific earthquake ground motion. NUREG-1.208.Washington D.C.: USNRC.
Uncertainty in One Dimensional Site ResponseAnalysis for Nuclear Facilities
Jing Xu1, 2)
1) Institute of Geophysics, CEA, Beijing 100081, China 2) Nuclear and Radiation Safety Center, MEP, Beijing 100082, China
After reviewing the recent research development of uncertainty in one dimensional site response analysis for nuclear facility, we compared the procedures to deal with uncertainty of input parameters by China and United States. We generated soil profile models by randomizing measured data, and analyzed site response per random vibration theory. The calculated results show that the most dominate parameter is the velocity of shear wave which extended the peak range of acceleration response spectra. Comparison between results of random models with the best estimated model demonstrates that random vibration theory could introduce the effect of soil on ground motion. The median plus one standard deviation and median minus one standard deviation response spectrum can approximately envelope the best estimated one.
Site response; Random vibration; Nuclear safety; Uncertainty
1基金項(xiàng)目 國家重大科技專項(xiàng)子課題“核電廠工程場(chǎng)地地震影響及其適應(yīng)性評(píng)價(jià)技術(shù)研究”(2013ZX06002001-09),科技部國家軟科學(xué)研究計(jì)劃(2013GXS4B075)共同資助
2016-11-08
荊旭,男,生于1983年。在讀博士研究生,高工。主要從事核工程地震危險(xiǎn)性研究。E-mail:jingxu@chinansc.cn
荊旭,2017.核設(shè)施一維土層地震反應(yīng)分析中的參數(shù)不確定性.震災(zāi)防御技術(shù),12(2):266—275.doi:10.11899/zzfy20170203