工程场地活断层避让距离研究

张建毅

(中国地震局工程力学研究所, 哈尔滨150080)



工程场地活断层避让距离研究

张建毅

(中国地震局工程力学研究所, 哈尔滨150080)

当代地震学普遍认为， 强震和活断层相关， 强震的发生往往都伴随着活断层的错动。 在合适的条件下， 活断层的错动会产生地表破裂， 地表破裂往往会对破裂带附近的建筑物造成巨大破坏。 因此， 如何在工程建设的场址选择中避开活断层是岩土工程界和抗震设计关心的问题。 围绕着活断层的避让问题所开展的一系列研究工作是当前工程界和学术界的热点问题。

本文以活断层地表破裂场地为研究对象， 总结了活断层与地表破裂的关系、 研究了地表破裂特征(宽度)、 地表破裂与结构震害影响和地表破裂与地震动特征， 在总结震害实例和理论分析的基础上， 给出了工程场地活断层避让距离的估计方法及方案。 主要研究内容包括：

(1) 分析了活断层与地震的关系、 地震与地表破裂的关系。 定义了本文地表破裂下的工程活断层判别流程； 明确了强震地表破裂的定义及归纳破裂的条件； 对工程结构避让地表破裂的重要基础依据----强震地表破裂原地重复性， 从特征地震与地表破裂分段等方面进行了典型实例或证据论证； 系统总结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(宽度)。 对地表破裂基本特征进行了系统地总结和分析， 讨论了地表破裂的机理。 系统地总结给出了地表破裂的模式， 为地表破裂数值模拟奠定了基础； 详细讨论了地表破裂的影响因素， 并通过对强震地表破裂带宽度和永久地质变形带宽度的大量统计分析， 首次给出了一整套考虑破裂模式、 破裂影响因素的地表破裂带宽度的计算公式及示意图。

(3) 分析了地表破裂与工程结构震害的关系， 即活断层工程场地结构的避让距离问题。 通过5次典型强震地表破裂展布迹线两侧一定范围内的结构破坏分析， 给出了避让距离的建议值； 并通过这5次地震破裂迹线上的单体结构震害分析， 首次建立了既有结构在地表破裂效应下类似震害的选比案例资料库。 为活断层场地新建结构的选址和设计提供了重要参考依据。 为考虑地表破裂效应下结构震害的数值模拟提供了基础资料。

(4) 研究了地表破裂及其地震动场的数值模拟。 给出了理论计算分析的计算模型及参数的确定， 特别是数值模拟工况中覆盖层较薄、 土砂砾石二元结构的土体， 多次重复破裂(地震重复周期内再破裂)对地震动的影响及规律。 选取了近场脉冲型加速度地震记录和一般记录， 分别进行了0.1g、 0.2g、 0.4g输入下的倾滑、 走滑断层地表破裂带附近的各点峰值加速度、 反应谱的对比分析， 首次给出了基于抗震设计参数分析的活断层避让距离和地表破裂带附近的抗震设计反应谱参数， 并对其合理性进行了分析。

(5) 本文提出了一种可操作， 基于工程考虑的符合目前我国实际的避让距离估计方法。 通过以地表破裂宽度、 破裂长度为指标的确定性分析， 和地表破裂可能性、 破裂不同距离处结构倒塌密度函数的概率性分析， 并结合破裂定位精度成果， 给出了一种较系统、 全面地能具体划分出避让区域或避让带范围的方法及其判别流程。 通过破裂宽度统计公式及宽度理想示意图、 结构震害避让距离建议值及单体建筑结构在破裂附近的震害效应分析、 脉冲型地震波输入下的破裂带附近峰值加速度及反应谱等地震动响应分析等， 经综合比较， 给出了合理的避让距离数值。 系统地总结了目前国内外较好的避让距离估计方法及其应用， 对我国避让距离有关规定进行了补充。

关键词活断层； 地表破裂； 避让距离； 结构震害； 估计方法

(作者电子信箱， 张建毅： b532@163.com)

中图分类号：P315.9；

文献标识码：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.016