岩土工程场地抗震安全性评价探讨

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［摘要］以工程实例为背景，理论联系实际，分别得出工程场地地震地质灾害评价结果、确定建筑场地类别、基岩水平加速度峰值、设计地震动参数等内容。通过实例，深刻地论证了工程项目场地抗震分析的必要性，为工程的顺利开展打下基础。

［关键词］岩土工程；抗震分析；安全性评价；实例分析

近年来，工程场地抗震工作要求越来越高，需要对可能出现地震地质灾害的场地进行现场调查，得出工程场地地震地质灾害的评价结果，对场地进行地震危险性分析，得出设计地震动参数等，为工程顺利实施打下基础，供类似工程借鉴。

1工程概况与地质情况

1.1工程概况

本工程位于佛山市，地理坐标为E112.8579°，N22.9322°，拟建多栋高层建筑，楼层最高32层，分别为住宅、办公、商业楼，工程近场区在E112°35′58″~113°07′51″，N22°39′51″~23°09′27″。

1.2地质情况

根据场地2个工程地震钻孔揭露，场地岩土层按其地质年代和成因类别的不同由上到下归类成：人工填土层（Qml）、第四系冲积土层（Qal）、第四系残积土层（Qel）与第三系（T）基岩四部分。

2场地工程地质条件与土动力特性

2.1场地土的剪切波速测定

2.1.1测试基本原理土层的剪切波速不仅为对土层进行地震反应分析较重要的基本参数，而且为场地分类法中归类场地土的参考依据。在测试现场土层波的时候，PS波检层法为常采取的方法。测试波速时，选取钻孔内固定拾震器，依据激振与拾震之间的关系，PS波检层法可分成跨孔法与速度检层法。将一敲击板震源放在地面上，通过敲打该板，将会产生地震波并往下传播，从震源传过来的振动信号被放在孔内的具有接受三分向振动功能的拾震器所接收，通过电线传至放大器的该信号最后被传至电脑，速度检层法中的单孔波速法将在本次测试中被选取。2.1.2剪切波速计算方法h1，h2，…，hi依次是钻孔中各个测点间的厚度；s为震源到钻孔的距离；L1，L2，…，Li是各测点到震源的距离；α1，α2，…，αi为剪切波入射至孔壁的夹角。设t1，t2，…，ti依次是剪切波从震源至各测点的走时，所以剪切波于各层的速度v1，v2，…，vi分别为：2.1.3测试结果采用单孔检层法对现场剪切波速进行测定以便获得土层剪切波速及其沿深度的分布状况，由GB50011—2010《建筑抗震设计规范》可知建筑场地类别与场地土类型，见表1.

2.2典型土的动力三轴试验

由于强烈地震波在土层中传播时，土处于大应变状态时，其本构关系为非线性。为使土层地震反应计算更精确，需确定土的本构关系。一般在现场采集多组原样土，进行室内动力三轴试验，或者利用本区已有资料，采取如下方法拟合试验结果。在轴向动态应变εd条件下测得的动态模量Gd，一般可表示为如下关系：式中：B=b/a（1+ν）；Gmax=1/2a（1+ν）；ν为土的泊松比。本项目在建立地震分析模型时，根据本地区很多项目的动力三轴试验数据的统计分析结果，数据采用跟该项目的场地土接近的土动三轴试验。

3地震危险性概率分析

（1）假定地震带的震级上限是muz，震级下限是m0，t年内m0~muz地震年平均发生的概率是ν0，ν0根据将来的地震活动趋势进行确定，所以统计区内t年内产生n次地震的概率：

4地震危险性概率分析

4.1地震活动性参数的确定

地震统计区活动性参数有：muz（震级上限）、m0（起算震级）、震级–累积频度关系中的b值、ν4（地震年平均发生率）。（1）根据构造情况，把历史上已发生过的最大地震震级加1/4、1/2或1作为该地震带的震级上限，所以8.0级作为东南沿海地震带震级的上限。（2）造成建筑物损坏的最小震级m0（起算震级），跟震源深度、震源应力场、震源类型等相关。因地震于区域范围内为浅源地震，一些4级地震同样可产生一定程度的破坏，故m0在该次研究的过程中选取4级。（3）工程场地处在东南沿海地震带的中段，采用东南沿海地震带5级以上地震计算，见表2。

4.2概率地震危险性计算结果

采取概率地震危险性分析的方法，基岩50年不同超越概率水平的基岩水平向峰值加速度见表3。

5场地地震动参数确定

K（地震系数）及规准加速度反应谱β（T）与地震影响系数的关系：

6结束语

6.1建筑场地类型综评

工程场地覆盖层厚度、等效波速、场地土类型和建筑场地类别见表5。

6.2地震地质灾害评价

（1）对砂土液化进行判别，在烈度Ⅶ地震影响下可能会出现砂土液化，液化指数为0.14~8.43，液化程度为轻微–中等。（2）本场地无软弱层，可忽略软土震陷产生的影响。（3）场地地势较平坦，为河流冲积地貌。于钻孔揭露范围内未发现塌陷、土洞、地裂缝等不良地质作用，由本次地震孔钻探资料与区域地质构造，场地未发现断裂构造迹象，场地地震稳定性良好，适合新建本工程。

7结束语

通过实例分析，其结果为项目工程抗震设防提供依据，由于工程场地的地震环境和场地条件对场地地震动参数影响较大，合理估计环境本身的地震活动规律及其有关参数，是概率地震危险性分析的关键。采用的地震烈度与地震动参数的转换模型，考虑了地震动的近场距离饱和与震级饱和特性，因此在工程上广泛使用，同时定量给出了场地的设计地震动参数，供工程设计使用。

参考文献

[1]岩土工程勘察规范：GB50021—2001[S].

[2]刘港.小转弯半径盾构隧道的施工变形分析[D].广州：华南理工大学，2013.

[3]建筑抗震设计规范：GB50011—2010[S].

[4]刘港.广州精细化工厂工程地质勘察要点分析及建议[J].建筑技术开发，2020，47（21）：151–153.

作者：刘港 单位：华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室 中国建筑第六工程局有限公司