張建毅

(中國地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

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工程場地活斷層避讓距離研究

張建毅

(中國地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

當(dāng)代地震學(xué)普遍認(rèn)為， 強(qiáng)震和活斷層相關(guān)， 強(qiáng)震的發(fā)生往往都伴隨著活斷層的錯動。 在合適的條件下， 活斷層的錯動會產(chǎn)生地表破裂， 地表破裂往往會對破裂帶附近的建筑物造成巨大破壞。 因此， 如何在工程建設(shè)的場址選擇中避開活斷層是巖土工程界和抗震設(shè)計關(guān)心的問題。 圍繞著活斷層的避讓問題所開展的一系列研究工作是當(dāng)前工程界和學(xué)術(shù)界的熱點問題。

本文以活斷層地表破裂場地為研究對象， 總結(jié)了活斷層與地表破裂的關(guān)系、 研究了地表破裂特征(寬度)、 地表破裂與結(jié)構(gòu)震害影響和地表破裂與地震動特征， 在總結(jié)震害實例和理論分析的基礎(chǔ)上， 給出了工程場地活斷層避讓距離的估計方法及方案。 主要研究內(nèi)容包括：

(1) 分析了活斷層與地震的關(guān)系、 地震與地表破裂的關(guān)系。 定義了本文地表破裂下的工程活斷層判別流程； 明確了強(qiáng)震地表破裂的定義及歸納破裂的條件； 對工程結(jié)構(gòu)避讓地表破裂的重要基礎(chǔ)依據(jù)----強(qiáng)震地表破裂原地重復(fù)性， 從特征地震與地表破裂分段等方面進(jìn)行了典型實例或證據(jù)論證； 系統(tǒng)總結(jié)了地表破裂定位分析的手段及精度方法。

(2) 分析了地表破裂特征(寬度)。 對地表破裂基本特征進(jìn)行了系統(tǒng)地總結(jié)和分析， 討論了地表破裂的機(jī)理。 系統(tǒng)地總結(jié)給出了地表破裂的模式， 為地表破裂數(shù)值模擬奠定了基礎(chǔ)； 詳細(xì)討論了地表破裂的影響因素， 并通過對強(qiáng)震地表破裂帶寬度和永久地質(zhì)變形帶寬度的大量統(tǒng)計分析， 首次給出了一整套考慮破裂模式、 破裂影響因素的地表破裂帶寬度的計算公式及示意圖。

(3) 分析了地表破裂與工程結(jié)構(gòu)震害的關(guān)系， 即活斷層工程場地結(jié)構(gòu)的避讓距離問題。 通過5次典型強(qiáng)震地表破裂展布跡線兩側(cè)一定范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)破壞分析， 給出了避讓距離的建議值； 并通過這5次地震破裂跡線上的單體結(jié)構(gòu)震害分析， 首次建立了既有結(jié)構(gòu)在地表破裂效應(yīng)下類似震害的選比案例資料庫。 為活斷層場地新建結(jié)構(gòu)的選址和設(shè)計提供了重要參考依據(jù)。 為考慮地表破裂效應(yīng)下結(jié)構(gòu)震害的數(shù)值模擬提供了基礎(chǔ)資料。

(4) 研究了地表破裂及其地震動場的數(shù)值模擬。 給出了理論計算分析的計算模型及參數(shù)的確定， 特別是數(shù)值模擬工況中覆蓋層較薄、 土砂礫石二元結(jié)構(gòu)的土體， 多次重復(fù)破裂(地震重復(fù)周期內(nèi)再破裂)對地震動的影響及規(guī)律。 選取了近場脈沖型加速度地震記錄和一般記錄， 分別進(jìn)行了0.1g、 0.2g、 0.4g輸入下的傾滑、 走滑斷層地表破裂帶附近的各點峰值加速度、 反應(yīng)譜的對比分析， 首次給出了基于抗震設(shè)計參數(shù)分析的活斷層避讓距離和地表破裂帶附近的抗震設(shè)計反應(yīng)譜參數(shù)， 并對其合理性進(jìn)行了分析。

(5) 本文提出了一種可操作， 基于工程考慮的符合目前我國實際的避讓距離估計方法。 通過以地表破裂寬度、 破裂長度為指標(biāo)的確定性分析， 和地表破裂可能性、 破裂不同距離處結(jié)構(gòu)倒塌密度函數(shù)的概率性分析， 并結(jié)合破裂定位精度成果， 給出了一種較系統(tǒng)、 全面地能具體劃分出避讓區(qū)域或避讓帶范圍的方法及其判別流程。 通過破裂寬度統(tǒng)計公式及寬度理想示意圖、 結(jié)構(gòu)震害避讓距離建議值及單體建筑結(jié)構(gòu)在破裂附近的震害效應(yīng)分析、 脈沖型地震波輸入下的破裂帶附近峰值加速度及反應(yīng)譜等地震動響應(yīng)分析等， 經(jīng)綜合比較， 給出了合理的避讓距離數(shù)值。 系統(tǒng)地總結(jié)了目前國內(nèi)外較好的避讓距離估計方法及其應(yīng)用， 對我國避讓距離有關(guān)規(guī)定進(jìn)行了補(bǔ)充。

關(guān)鍵詞活斷層； 地表破裂； 避讓距離； 結(jié)構(gòu)震害； 估計方法

(作者電子信箱， 張建毅： b532@163.com)

中圖分類號：P315.9；

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.016