铜陵某大桥地震危险性概率分析
来源:用户上传
作者:
摘要：根据研究确定的潜在震源区、地震活动性参数和地震烈度及地震动参数衰减关系，利用地震危险性综合概率分析方法，进行各场点的地震危险性分析计算。根据国家标准的相关要求，本文给出50年超越概率63%、10%、2%和100年超越概率63%、10%、3%的地震危险性分析结果。
关键词：地震； 危险性；概率
中图分类号： P315.63 文献标识码：B 文章编号：
Abstract: According to the study to determine the potential source area, the seismicity parameters and the seismic intensity and ground motion parameters attenuation relationship, the use of seismic hazard probability analysis method to carry out the calculation of seismic hazard analysis of each point.Key words: earthquake; risk; probability
一、 地震危险性概率分析方法概述
目前我国在地震安全性评价工作中使用的地震危险性概率分析方法，是在Cornell（1968）提出的概率地震危险性分析方法的理论框架上，结合我国地震活动时空不均匀性的特点，吸收我国地震中长期预测的大量科研成果，经过一些关键环节的改进形成的。该方法有两个最突出的特点：第一，以考虑地震带未来地震活动水平趋势预测的地震活动性参数反映地震活动的时间不均匀性；第二，以地震带及潜在震源区划分及其地震活动性的差异来反映地震活动的空间不均匀性。其基本计算思路概述如下：
设有N个地震带对场点的地震危险性有贡献，若第n个地震带对场点地震动年超越概率为Pn(I > i)，则场点总的地震动年超越概率表示为：
(1)
假定地震带的地震活动时间过程符合分段泊松过程，在t年内，年平均发生率为v，则：
(2)
式中，Pkt为统计区内未来t年内发生k次地震的概率。
地震带内大小地震的比例遵从修正的震级－频度关系，相应的震级概率密度函数为：
(3)
式中，β=bln10，Mμz为地震带的震级上限，M0为起算震级。
潜在震源区的地震空间分布函数是一个与震级有关的常数，fl, Mj，其物理意义是一次震级为Mj±1/2Δm的地震落在第l个潜在震源区内的概率。它作为震级的条件概率，可以反映地震带内地震强度空间分布的非均匀性，对指定震级档的fl, Mj在整个地震带内是归一化的，即：
(4)
式中，NS为地震带内潜在震源区总数；fl, Mj可以用统计方法综合判断确定。Δm为震级分档步长，Mj的定义是从起算震级M0到潜在震源区的震级上限Mu的若干档中第j档的中心震级。
根据分段泊松分布模型和全概率定理，地震带内所发生的地震，影响场点的地震动（I）超越给定值（i）的概率为：
(5)
式中，P(I≥i|E) 是其中第l个潜在震源区内发生特定事件（震级为Mj±1/2Δm，特定的椭圆长轴取向）时场点处地震动超过i的概率；P(Mj) 为地震带内地震落在j震级档Mj±1/2Δm内的概率；NM为震级分档数；Sl为潜在震源区面积：
(6)
由于地震动衰减关系具有一定的离散性，衰减公式中给出的只是地震动的期望值，为了使结果更为安全、可靠，需要进行不确定性校正。
对于峰值加速度和加速度反应谱：
(7)
式中，P(Y>y)为校正后的超越概率，P(I>i-x)和P(A>ae-x)为未校正的超越概率，x为随机变量，σ为衰减关系式的标准差。
由于地震等震线为椭圆形，除地震震级和距离外，等震线长轴取向对场点地震危险性起一定的作用，在近场尤其显著。等震线长轴取向用方向性函数f(θ)表示，与相应潜在震源区的构造走向有关，其表达式为：
(8)
式中，θ1和θ2为潜在震源区内可能的主破裂面走向，P1和P2为相应的取向概率。
二、地震危险性概率分析计算
1空间分布函数的确定
在本文中，震级共分为4档：4.0~5.5，5.6~6.0，6.1~6.5，6.6~7.0。在确定潜在震源区空间分布函数时主要考虑以下几个原则：
(1) 中长期地震预报成果，主要根据国家地震局1977年的地震危险性区划研究成果。这些危险区体现了各方面专家的知识和经验，也反映了近期地震危险程度的空间不均匀性；
(2) 潜在震源区的可靠性程度，即潜在震源区所在的构造条件的充分程度。依据综合的构造标志与地震发生可能性大小的研究结果，作为判断潜在震源区发生不同震级地震可能性的一种估计；
(3) 小震活动。考虑小震活动所提供的大震活动危险性背景；
(4) 地震的随机性，即各潜在震源区的面积因素。尽管在划分潜在震源区的边界时，考虑了构造单元等因素，但在工程意义上还应考虑同一个地震带内相同震级档次地震的随机性。
根据潜在震源区的划分结果，依上述空间分布函数确定原则，得到了各潜在震源区的空间分布函数。主要潜在震源区的空间分布函数列于表1中。
表1主要潜在震源区空间分布函数
2 基岩水平向峰值加速度计算结果
经地震危险性概率分析计算，并利用式7进行了地震动衰减关系的不确定性校正，得到本工程场地的基岩水平峰值加速度超越给定值的概率（图1）及相应超越概率水准的峰值加速度表2。其中，起主要贡献作用的潜在震源区是马鞍山潜在震源区和铜陵潜在震源区，其次是合肥潜在震源区、宣州潜在震源区和霍山潜在震源区，其它潜在震源区影响较小。
图1工程场地基岩水平向峰值加速度超越概率曲线
表2不同超越概率下基岩水平向峰值加速度(PGA)
超越概率 50年63% 50年10% 50年2% 100年63% 100年10% 100年3%
PGA(cm/s2) 20.5 63.0 136.7 28.2 89.6 152.4
3 基岩水平向加速度反应谱计算结果
通过对不同超越概率水平下各场地基岩水平向加速度反应谱（阻尼比0.05）的计算，其结果见图2。
图2工程场地基岩水平向加速度反应谱曲线
主要参考文献
[1] 胡聿贤、张敏政，缺乏强震观测资料地区地震动参数的估算方法，地震工程与工程振动，1984.
[2] 俞言祥、汪素云，中国东部和西部地区水平向基岩加速度反应谱衰减关系，震灾防御技术，2006.
[3] 胡聿贤，地震安全性评价技术教程，地震出版社，1999.
[4] 霍俊荣、胡聿贤等，地面运动时程强度包络函数的研究，地震工程与工程振动，1988.
[5] 胡聿贤、何训，考虑相位谱的人造地震动反应谱拟合，地震工程与工程振动，1986.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-1650915.htm
