高速公路工程场地地震安全性评价报告学士学位论文.docx

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高速公路工程场地地震安全性评价报告学士学位论文

高速公路

工程场地地震安全性评价报告

前言

拟建的高速公路起于绵广高速公路，经江油市、平武县、白马镇，止于九寨沟县，路线全长270公里，全线设计有多座大型隧道工程。

根据《中华人民共和国防震减灾法》（1998）、《地震安全性评价管理条例》（国务院令323号，2001）、《省工程建设场地地震安全性评价管理规定》（省人民政府令第146号，2001）、《关于印发省必须进行地震安全性评价的建设工程范围的通知》（川震发法［2004］9号，2004）要求，为确保该工程抗震设防的科学性和经济合理性，省交通厅公路规划勘察设计研究院委托科技有限责任公司对高速公路A线的重要工程—太华山隧道、毛家山隧道、王家山隧道、木座1号隧道和黄土梁隧道场地进行地震安全性评价工作。

双方于2010年5月正式签订了技术服务合同书。

按合同书的要求，科技有限责任公司承担的任务是：

一、区域地震构造环境评价

研究以工程场地为中心，半径不小于150km范围内的地震资料，分析区域地震活动的时、空特征及地震震源机制解；研究区域大地构造环境、新构造运动、地球物理场特征及其与地震活动的关系，研究区域主要断裂带特征及其活动性，阐明强震发生的构造条件。

二、近场及场区活动构造评价

研究以工程场地为中心，半径不小于25km范围内的地震活动性、新构造运动特征和主要断裂活动性，评价近场及场区地震构造环境。

三、地震危险性分析

在以上工作基础上，划分潜在震源区，确定地震活动性参数和地震动衰减关系，采用时、空不均一的地震危险性分析方法，给出太华山隧道、毛家山隧道、王家山隧道、木座1号隧道和黄土梁隧道场地50年超越概率分别为10%、5%、2%和1%的地震烈度值、基岩水平峰值加速度和基岩水平加速度反应谱（5%阻尼比）。

四、场地地震动参数确定

根据场地工程地震条件，最终给出各隧道50年超越概率分别为10%、5%、2%和1%的基岩设计水平峰值加速度、基岩设计水平加速度反应谱（5%阻尼比）及相应时程。

科技有限责任公司组成了项目组。

项目组于2010年5月进行了现场实地考察以及室内资料收集整理与分析工作，并于2009年6—7月进行了室内分析计算及报告的编写。

项目组实际完成的工作量如下：

1.区域范围为北纬3030～3430，东经10230～10630。

收集了区域范围内有

历史地震记载以来的强震资料（资料起止年代为公元前186年～2009年12月）和近代弱震资料（资料起止年代为1970年～2009年12月），分别建立了区域强震（Ms≥4.7）目录和近代弱震（ML=1.0～4.6）目录。

迄今为止，区域范围内共发生过Ms≥4.7级地震143次，其中8级地震3次，7.0～7.9级地震4次，6.0～6.9级地震21次，5.0～5.9级地震64次，4.7～4.9级地震51次；1970年至今已记到ML=1.0～4.6级地震31800次。

在此基础上分析了区域地震活动的空间分布特征，划分了地震区（带），研究了区域地震活动的时间分布特征，预测了未来百年地震活动趋势，并通过对地震震源机制解的研究，分析了区域现今构造应力场特征；

2.收集整理了工程场地及其附近地区对工程场地具一定影响的历史地震资料，评价了历史地震对工程场地的影响烈度。

特别是对1630年松潘小河6½级地震、1879年甘肃武都南8级地震、1976年松潘平武间7.2级强震群及2008年汶川8.0级地震对工程场地的影响进行了重点补充调查；

3.通过对前人工作成果的整理与分析，讨论了工程场地所在区域的大地构造环境和新构造运动特征；

4.收集和整理了区域布格重力异常、航磁异常和地壳结构资料，讨论了地震活动的深部地球物理场背景；

5.收集整理了区域活动断裂资料，研究了区域断裂的活动性、活动方式、强度、分段性及其潜在地震能力等；

6.综合区域地震活动性、地震地质和地球物理场资料，分档（M≥7.0和M=6.0～6.9）讨论了强震发生的构造条件；

7.近场的研究范围为北纬3136～3315，东经10354～10500。

近场内有史料记载以来共发生过Ms≥4.7级地震44次，1970～2009年12月间共发生ML=1.0～4.6级地震13346次，其中1.0～1.9级地震4079次，2.0～2.9级地震8077次，3.0～3.9级地震1087次，4.0～4.6级地震103次。

研究了近场的地震活动性和新构造运动特征，详细探讨了近场区内的断裂活动性，特别对龙门山断裂、虎牙断裂等进行了重点考察研究，评价了近场地震构造环境。

8.在区域和近场地震构造环境研究成果的基础上，按照潜在震源区划分的原则和方法，在地震区内共划分了115个不同震级上限潜在震源区，确定了地震活动性参数，采用适合于该地区的地震动衰减关系，用中国地震局推荐的地震危险性概率分析程序包（ESE），分别计算了太华山隧道、毛家山隧道、王家山隧道、木座1号隧道和黄土梁隧道场地50年超越概率分别为10%、5%、2%和1%的地震烈度值、基岩水平峰值加速度和基岩水平加速度反应谱（5%阻尼比）。

9.根据现场地质调查结果，评价了场地工程地震条件，最终确定太华山隧道、毛家山隧道、王家山隧道、木座1号隧道和黄土梁隧道场地50年超越概率分别为10%、5%、2%和1%的基岩设计水平峰值加速度、基岩设计水平加速度反应谱（5%阻尼比）及相应时程。

项目组由何玉林、叶友清负责。

报告编写分工如下：

前言、第一章：

何玉林、叶友清；第二章第一、二、三、四、六节：

蒲晓虹；第二章第五节：

黄伟；第三章第一、二、四、五节：

何玉林、刘玉法；第三章第三节：

何强；第四章第一节：

蒲晓虹；第四章第二、三、四节：

何玉林；第五章第一、三、四、五节：

亢川川、雷建成；第二节：

周荣军；第六章第一节：

刘玉法、王世元、何玉林；第二～十一节：

李建亮、钟国平；结论与建议：

何玉林、叶友清；何玉林、叶友清、王世元、刘玉法进行了现场野外考察。

何玉林完成了本报告的编纂工作，何玉林、黄伟完成了报告的送审、登记、付印等工作；周荣军对最终报告进行了修改，雷建成审定。

在项目完成的工作期间得到了省交通厅公路规划勘察设计研究院的大力支持和协助，中国地震局地壳应力研究所和成都理工大学分别测试了本项目的部分年代学样品，在此一并致谢!

鉴于场地条件和构造条件的不一致性，本报告的结论意见仅适用于高速公路太华山隧道、毛家山隧道、王家山隧道、木座1号隧道和黄土梁隧道工程场地。

第一章总体技术思路

本项目旨在为高速公路重要工程场地（太华山隧道、毛家山隧道、王家山隧道、木座1号隧道、黄土梁隧道）提供不同风险水平下的地震烈度值及基岩水平峰值加速度、加速度反应谱和时程。

按照中华人民共和国国家标准《工程场地地震安全性评价》（GB17741—2005）的要求，本工作属于Ⅱ级地震安全性评价工作，总体技术思路如图1—1所示，主要工作内容为：

图1—1总体技术思路框图

根据对工程场地周围≥150km范围内的地震活动性、地震地质背景和近场及场区地震构造的综合研究，进行地震区（带）及潜在震源区的划分，确定地震活动性参数。

采用考虑地震活动在时、空上的不均匀性及地震动衰减不确定性的地震危险性概率分析方法，计算出高速公路重要隧道工程未来50年超越概率分别为10%、5%、2%和1%的地震烈度值及相应的基岩水平加速度反应谱。

根据场地工程地震条件，最后确定出各隧道未来50年超越概率分别为10%、5%、2%和1%风险水平下的场地基岩设计地震动参数。

第二章区域地震活动性

在工程场地的地震危险性分析中，一项基本的内容是了解工程场地所在区域范围内的地震活动规律，预测在工程使用年限内，工程场地周围可能发生地震的地点、强度和对工程场地产生的影响。

区域地震活动的时空非均匀性是地震危险性评价中必须考虑的重要内容之一。

本章之目的就在于通过对区域地震活动时空分布特征、历史地震对工程场地的影响以及现代构造应力场和震源错动类型的分析，为后叙章节中地震构造环境评价、划分潜在震源区和确定地震活动性参数提供地震学依据。

按照中华人民共和国国家标准《工程场地地震安全性评价》（GB17741—2005）中对区域范围的要求（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会，2005），将高速公路主要隧道、桥梁工程场地的区域确定为东经102°30′～106°30′、北纬30°30′～34°30′的范围。

第一节区域地震目录的建立与资料概况

2.1.1区域地震目录的编制

本报告在区域地震活动性时，利用了我国丰富的历史地震资料和地震台网观测资料，将区域Ms≥4.7级历史地震资料时段取至2009年12月。

区域Ms≥4.7级历史地震资料来源于三部分：

1990年以前的地震参数取自《中国历史强震目录》（国家地震局震害防御司,1995）和《中国近代地震目录》（中国地震局震害防御司，1999），1991～2009年12月的地震参数取自《中国地震台网目录》（中国地震台网中心），表2—1给出了区域范围内历史地震目录一览表，表2—2是各震级档次的历史地震频次分布表（已去余震）。

从表中可见，区域范围内最早记载的历史地震是公元前186年2月22日甘肃武都东北的6～7级地震，迄今为止的二千一百余年中，共记到Ms≥4.7级地震143次，区域目前记到的最大地震是1654年7月21日甘肃天水南8级地震、1879年7月1日甘肃武都南8级地震和2008年5月12日汶川8.0级地震。

表2—1区域范围内历史地震目录（Ms≥4.7，B.C.186～2009年12月）

序号

地震日期

年.月.日

地震震中位置

震级

震源深度（km）

地震震中烈度

精度

北纬

（度）

东经

（度）

参考地点

1

-1860222

33.8°

105.6°

甘肃武都东北

6½

*

≥Ⅷ

4

2

3190618

34.0°

105.3°

甘肃西和西北

5

*

Ⅵ

3

3

4160000

34.5°

105.6°

甘肃天水

5

*

Ⅵ

3

4

6001216

34.5°

106.5°

甘肃天水、陕西陇县间

≥6

*

*

5

5

6380214

32.8°

103.4°

松潘西北

5¾

*

Ⅶ

3

6

11690131

31.9°

104.4°

北川

5

*

Ⅵ

4

7

14880925

31.7º

103.9º

茂县一带

5½

*

Ⅶ

3

8

15421200

34.2°

106.0°

甘肃徽县、天水间

5

*

Ⅵ

5

9

15730120

34.4°

104.0°

甘肃岷县

6¾

*

Ⅸ

2

10

15810700

32.9°

104.6°

甘肃文县

5½

*

Ⅶ

2

11

15970214

31.9°

104.4°

北川

5½

*

Ⅶ

3

12

16041025

34.2°

105.1°

甘肃礼县

6

*

Ⅷ

2

13

16100313

32.4°

104.6°

平武东

5½

*

Ⅶ

3

14

16230623

32.6°

104.1°

松潘小河

5½

*

Ⅶ

3

15

16300116

32.6°

104.1°

松潘小河

6½

Ⅷ

2

16

16310000

33.7°

106.1°

甘肃徽县南

5½

*

Ⅶ

3

17

16340114

34.0°

105.2°

甘肃西和

6

*

Ⅷ

2

18

16340000

33.2°

104.8°

甘肃文县

5½

*

Ⅶ

3

19

16410000

34.5°

105.5°

甘肃天水、礼县间

5

*

Ⅵ

3

20

16540721

34.3°

105.5°

甘肃天水南

8

*

Ⅺ

2

21

16570421

31.3º

103.5º

汶川

6½

*

Ⅷ

2

22

16770900

33.4°

104.9°

甘肃武都

5½

*

Ⅶ

2

23

17130904

32.0°

103.7°

茂县叠溪

7

*

Ⅸ

2

24

17380519

33.3°

104.2°

南坪

5¾

*

Ⅶ

2

25

17480223

31.3°

103.5°

汶川

5½

*

Ⅶ

3

26

17480502

32.8°

103.7°

松潘漳腊北

6½

*

Ⅷ

3

27

17871213

31.0°

103.6°

灌县

4¾

*

Ⅵ

2

28

18220424

33.0°

104.6°

甘肃文县

5½

*

Ⅶ

2

29

18790629

33.2°

105.0°

甘肃武都附近

5¾

*

Ⅶ

3

30

18790701

33.2°

104.7°

甘肃武都南

8

*

Ⅺ

2

31

18800622

32.9°

104.6°

甘肃文县

5½

*

Ⅶ

2

32

18810720

33.6°

104.6°

甘肃礼县西南

6½

*

Ⅷ

2

33

18821021

33.7°

105.3°

甘肃礼县东南

5

*

*

4

34

18850115

34.0°

105.7°

甘肃天水南

6

*

Ⅷ

3

35

19000800

30.5°

103.5°

邛崃一带

5

*

Ⅵ

2

36

19080000

33.5°

106.0°

陕西略阳北

5½

*

Ⅶ

1

37

19130818

31.8°

104.5°

北川

5

*

Ⅵ

*

38

19270000

33.3°

106.2°

陕西略阳

4¾

*

Ⅵ

*

39

19280720

31.5°

102.5°

小金北

5¾

*

Ⅶ

*

40

19300724

34.4°

104.8°

甘肃武山南

5½

*

*

4

41

19330825

32.0º

103.7º

茂县叠溪

7½

*

Ⅹ

2

42

19330825

31.7º

103.4º

茂汶西北

5

*

*

*

43

19331015

31.8º

104.0º

茂汶北

5¾

*

Ⅶ

*

44

19331124

32.0°

103.7°

茂县叠溪

4¾

*

Ⅵ

*

45

19340500

32.0°

103.7°

茂县叠溪

4¾

*

Ⅵ

*

46

19340609

32.0°

103.7°

茂县叠溪

5½

*

Ⅶ

*

47

19360801

34.5°

102.0°

甘肃天水南

6

*

Ⅷ

2

48

19380314

32.3°

103.6°

松潘南

6

*

*

2

49

19400000

31.6°

103.9°

茂汶一带

5½

*

Ⅶ

*

50

19411008

32.1°

103.3°

黑水一带

6

*

Ⅷ

4

51

19481010

32.0°

103.7°

松潘南

5

*

Ⅵ

*

52

19520831

31.2°

103.0°

理县附近

5

*

*

3

53

19521104

32.0°

103.5°

迭溪附近

5½

20

*

*

54

19530301

32.5°

103.5°

松潘、黑水一带

5½

20

*

*

55

19560630

33.0°

104.0°

南坪附近

4¾

*

*

4

56

19580208

31.7°

104.3°

茂汶、北川一带

6¾

18

Ⅶ

2

57

19600203

33.6°

104.5°

甘肃舟曲

5¼

*

Ⅵ

2

58

19600324

32.3°

103.7°

松潘南

5

22

*

3

59

19601109

32°47′

103°40′

松潘

6¾

20

Ⅸ

2

60

19601109

32.4°

103.2°

松潘西南

4¾

*

*

3

61

19601109

32.6°

103.8°

松潘东

4¾

*

*

5

62

19610123

32.8°

104.0°

松潘东北

4¾

*

*

3

63

19610330

32.8°

103.7°

松潘东北

5.5

10

*

2

64

19610416

33.0°

103.5°

松潘北

4.8

*

*

3

65

19610605

34.3°

104.2°

甘肃岷县附近

4.8

*

4

66

19610628

31.6º

103.9º

茂汶东南

4.8

38

*

2

67

19610705

32.00

103.50

茂汶西北

4.8

*

*

5

68

19611001

34°20′

104°47′

甘肃岷县东

5.7

10

Ⅶ

1

69

19611002

32.8°

103.8°

松潘东北

4.9

*

*

4

70

19611002

34.3°

104.8°

甘肃岷县东

4.7

*

*

*

71

19611002

34.3°

104.8°

甘肃岷县东

4.7

*

*

*

72

19611208

31.8°

104.5°

北川

4.7

*

*

5

73

19660627

31.6º

104.2º

安县附近

4.8

46

Ⅵ

2

74

19661107

32.9°

104.3°

南坪南

4.8

*

*

3

75

19700224

30º36´

103º12´

大邑西

6.2

15

Ⅶ

1

76

19700305

30.6º

103.4º

大邑

4.7

30

*

3

77

19700315

30.6º

103.0º

大邑西

4.8

53

*

3

78

19700322

31º37´

103º45´

茂汶东南

4.8

16

Ⅵ-

1

79

19730508

33.0°

104.2°

南坪南

5.1

12

*

2

80

19730811

32°56′

103°54′

松潘东北

6.5

19

Ⅶ

1

81

19730816

32.9°

104.0°

松潘东北

4.7

15

*

1

82

19730904

32.9°

103.9°

南坪西南

4.7

15

*

*

83

19740116

32.9°

104.1°

南坪西南

5.7

18

*

1

84

19741117

33.0°

104.1°

南坪南

5.7

*

*

1

85

19760816

32°42′

104°06′

松潘、平武间

7.2

15

Ⅸ

*

86

19760816

32.50°

104.6°

平武附近

5.0

*

*

*

87

19760816

32.7°

104.6°

平武西北

4.7

*

*

*

88

19760816

32.7°

104.3°

平武西北

4.9

15

*

*

89

19760818

32.8°

104.3°

南坪东南

4.8

*

*

*

90

19760819

32.9°

104.3°

南坪东南

5.9

15

*

*

91

19760822

32°36′

104°08′

平武北

6.7

21

*

*

92

19760822

32.7°

104.2°

平武西北

4.7

*

*

*

93

19760823

32°25′

104°12′

松潘、平武间

7.2

23

Ⅷ+

1

94

19760828

32.3°

104.1°

松潘、平武间

4.9

*

*

*

95

19760901

32.5°

104.1°

松潘、平武间

5.1

22

*

*

96

19760921

32.8°

104.2°

南坪南

5.2

17

*

*

97

19770317

32.9°

104.2°

南坪南

4.8

31

*

*

98

19780530

32°48′

104°10′

南坪南

4.7

*

*

*

99

19780713

32°01′

102°57′

黑水西南

5.4

10

*

1

100

19790725

34.48°

105.30°

甘肃天水

4.7

20

*

101

19811107

31°15′

104°00′

彭县

4.7

15

*

2

102

19850624

34.05°

104.29°

甘肃宕昌附近

4.9

14

Ⅴ

1

103

19870108

34°13′

103°14′

甘肃迭部北

5.8

20

Ⅶ

1

104

19871025

34°04′

105°05′

甘肃礼县南

4.8

33

Ⅵ+

1

105

19890504

31.72°

104.23°

绵竹北

4.8

7

*

1

106

19900115

30º37´

103º13´

大邑西

4.7

21

Ⅵ

1

107

19910218

31º28´

102º30´

小金北东

5.1

20

Ⅶ

1

108

19950509

33.23°

103.43°

若尔盖

5.1

18

Ⅵ

1

109

19990914

31º35´

104º07´

绵竹、安县间

4.8

22

Ⅵ

*

110

19991130

31º28´

104º09´

绵竹汉旺

4.7

14

Ⅵ

1

111

20040826

33.80°

104.98°

甘肃武山

4.7

20

Ⅵ

1

112

20050409

34.05°

104.51°

甘肃宕昌

5.0

9

Ⅵ

1

113

20060621

33.07°

104.99°

甘肃文县

5.2

24

Ⅵ

1

114

20080512

31.02°

103.42°

汶川

8.0

14

XI

*

115

20080512

32.43°

105.67°

广元

5.6

17

*

*

116

20080512

31.65°

104.48°

安县

5.2

15

*

*

117

20080512

31.55°

103.90°

什邡、绵竹界

5.5

13

*

*

118

20080512

31.40°

104.12°

绵竹

5.1

12

*

*

119

20080512

31.38°

103.48°

汶川

4.7

12

*

*

120

20080512

32.15°

105.22°

江油

5.1

8

*

*

121

20