基于鉆孔數(shù)據(jù)的大同場地類別與地震動參數(shù)分布研究

馬秀芳，陳永新

(1.山西省地震局，山西 太原 030002；2.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站，山西 太原 030025)

0 引言

場地類別根據(jù)建筑場地覆蓋層厚度和土層等效剪切波速等因素，劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類[1]。建筑場地類別的確定除對建筑抗震設(shè)防起著極其重要的作用外，也對地震地質(zhì)災(zāi)害評估、地震應(yīng)急中的災(zāi)害預(yù)警有著重要的作用。

第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖與第四代相比，增加地震構(gòu)造區(qū)的概念，建立“三級潛在震源區(qū)”劃分的技術(shù)體系，采用符合國際上地震危險性分析趨勢、符合我國地震資料和地震活動性特點的地震活動性模型[2]。地震動參數(shù)衰減關(guān)系借鑒國內(nèi)外有關(guān)最新研究成果，以大量觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立我國分區(qū)地震動參數(shù)衰減關(guān)系[2]。大同斷陷盆地有著獨特的、復(fù)雜的地貌和新構(gòu)造，多年來，一直被列為國家地震局劃定的晉冀蒙交界帶地震重點監(jiān)視防御區(qū)的主體。大同市又是該地區(qū)人口密度、建筑密度最高的地區(qū)，更重要的是第四代和第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖在大同市發(fā)生很大變化[3-4]。已有的地震安全性評價項目是按照第四代地震動參數(shù)區(qū)劃圖進行，而且是一個個獨立的、分散的個體，缺乏對大同市在第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖指導(dǎo)下場地類別與地震動參數(shù)整體宏觀的認識。故對大同市場地類別和在新區(qū)劃圖指導(dǎo)下的地震動參數(shù)計算結(jié)果進行分析，更有研究意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

收集大同市開展過的地震安全性評價報告117項，重點整理報告中的319個鉆孔數(shù)據(jù)，核對報告中各場地的場地類別。選取有代表性的22個工程場地，在第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖的指導(dǎo)下，重新對各場地進行地震危險性概率分析和土層反應(yīng)計算，確定各場地50年超越概率為63%、10%、2%的地震動參數(shù)，對大同市場地類別和地震動參數(shù)結(jié)果進行分析。

2 研究結(jié)果分析

2.1 大同市工程場地場地類別分布

進行的安全性評價項目集中分布在大同市南部，工程場地的場地類別主要為Ⅱ類和Ⅲ類，其中，絕大多數(shù)為Ⅱ類，只有6個為Ⅲ類，且分布在2個區(qū)域，南部的3個場地比較集中，北部的3個相對分散(見第11頁表1、圖1)。

2.2 大同市工程場地地震動峰值加速度分布

比較這些工程項目，從中選擇分布比較分散的22個，在第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖的指導(dǎo)下，對各場地進行地震危險性概率分析和土層反應(yīng)計算，確定各場地50年超越概率為63%、10%、2%的地震動參數(shù)。根據(jù)GB18306-2015中編圖指標為Ⅱ類場地條件下的Max(αmaxⅡ,10%/50Y，αmaxⅡ,2%/50Y/1.9),配合該標準條文的規(guī)定，保證在全國范圍內(nèi)不低估罕遇地震動所對應(yīng)的峰值加速度[2]，比較αmaxⅡ,10%/50Y和αmaxⅡ,2%/50Y/1.9，選取較大值作為最后結(jié)果(見表2、第12頁圖2)。

表1 大同市工程項目Ⅲ類場地鉆孔資料表Table 1 Drilling data of projects with class Ⅲ site in Datong

圖1 大同市工程項目場地類別分布圖Fig.1 The distribution of site classification of projects in Datong

表2 22個工程場地50年超越概率63%、10%、2%的地表水平峰加速度和地震影響系數(shù)模型常數(shù)(阻尼比:0.05)Table 2 Surface horizontal peak acceleration and seismicinfluence coefficient model constant of thebasic ground motion of 22 projects

編號項目名稱50年超越概率AmaxgαmaxgT1secTgsecγ18114大同市武定北路東側(cè)城市棚戶區(qū)改造建設(shè)項目63%0.0670.1670.100.400.910%0.2010.4970.100.560.92%0.3820.9540.100.820.919大同市億都國際綜合樓項目63%0.0680.1690.100.400.910%0.2010.5030.100.550.92%0.3810.9520.100.780.920大同市云城乳業(yè)有限責(zé)任公司國有墾區(qū)危房改造及配套基礎(chǔ)設(shè)施項目63%0.0690.1720.100.430.910%0.1970.4920.100.750.92%0.3700.9240.101.050.921魏都·瀾庭小區(qū)項目63%0.0680.1690.100.400.910%0.1990.4950.100.560.92%0.3780.9440.100.800.922大同市城區(qū)第十四小學(xué)校上河校區(qū)項目63%0.0680.1700.100.400.910%0.2060.5060.100.560.92%0.3910.9770.100.800.9

50年超越概率10%的水平峰值加速度中，只有大同市益豐房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司麗華家園工程場地的結(jié)果是0.182 g，位于0.15 g區(qū)，其余21個均在0.195～0.209 g之間，平均值為0.203 g，位于0.20 g區(qū)，與第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖一致。

圖2 大同市50年超越概率10%的水平地震動峰值加速度分布圖Fig.2 The distribution of seismic peak ground acceleration of the basic ground motion in Datong

2.3 大同市工程場地地震動特征周期分布

50年超越概率10%的特征周期如表2和圖3所示，特征周期在0.52～0.65 s之間，平均值為0.58 s，各概率水平的特征周期Tg雖然呈現(xiàn)一定的離散性，但相差較小。

3 結(jié)論

圖3 大同市50年超越概率10%的特征周期分布圖Fig.3 The characteristic periods of the basic ground motion in Datong

地震構(gòu)造的研究有助于認識斷裂的危險性[5-7]，認識工程場地所處的地震環(huán)境，而場地類別則直接影響場地對地震環(huán)境的響應(yīng)。研究選取的大同市工程場地絕大多數(shù)為Ⅱ類場地，有6個Ⅲ類場地，其中南部的3個較集中，北部的3個相對分散。

在第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖的指導(dǎo)下，重新對分布比較分散的22個工程場地進行地震危險性概率分析和土層反應(yīng)計算，確定場地50年超越概率為63%、10%、2%的地震動參數(shù)。50年超越概率10%的水平峰值加速度中，只有大同市益豐房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司麗華家園工程場地的結(jié)果是0.182 g，位于0.15 g區(qū)；其余均在0.195～0.209 g之間，平均值為0.203 g，位于0.20 g區(qū)，與第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖一致。但這些項目在第四代區(qū)劃圖中都位于0.15 g區(qū)，設(shè)防偏低。50年超越概率10%的特征周期在0.52～0.65 s之間，平均為0.58 s，特征周期Tg結(jié)果雖具有一定的離散性，但相差較小。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB50011—2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010：28.

[2] 高孟潭.GB18306—2015 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[M].北京：中國質(zhì)檢出版社、中國標準出版社，2015：169，20.

[3] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會.GB18306—2015 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].北京：中國標準出版社,2015.

[4] 馬秀芳.第五代與第四代區(qū)劃圖山西省域部分差異性初步研究[J].山西地震，2014(1)：24-26.

[5] 扈桂讓，李自紅，閆小兵，等.韓城斷裂晚第四紀活動性研究[J].地震地質(zhì)，2017(1)：206-217.

[6] 閆小兵，李自紅，趙晉泉，等. 黃河壺口逆源速率及其與韓城斷裂的關(guān)系[J].地震地質(zhì)，2016(4)：911-921.

[7] 徐 偉，楊源源，袁兆德，等. 華山山前斷裂斷錯地貌及晚第四紀活動性[J].地震地質(zhì)，2017(3)：587-604.