2020年地震危险性分析热点回眸

 2020年，地震危险性分析研究领域取得了一系列新进展，并在多个研究方向取得了新的成果。从确定性-概率地震危险性分析、海域地震危险性分析、全球地震危险性区划研究、新一代地震区划图中的地震危险性分析新技术、诱发地震危险性分析等5个研究方向回顾了2020年地震危险性分析领域的研究热点。     

基于性能的重力坝随机地震反应概率特征

基于概率分析方法,对水工重力坝动力反应参数进行了随机描述,提出了重力坝随机地震反应的概率特征分析方法,并得到了其概率分布特征和规律．首先统计分析了国内典型重力坝场区地震危险性资料,得出了场区水平地震加速度与年超越概率的近似关系式,为概率地震反应计算提供了基础;然后,以一定数量的强震波为随机动力输入。以工程中较为关注的动力特征响应量为工程反应参数,按照非线性动力响应分析、不同烈度下动力反应参数最值统计规律和概率分布特征假设检验以及工程反应参数的年超越概率这3个层次进行重力坝的概率地震反应及其概率特征分析．结果表明：在设计关心的地震强度范围内,以水平地震加速度表征的地震危险性曲线近似服从幂指数关系：经检验,选定的重力坝工程反应参数服从对数正态的概率分布特征;计算得到的年超越概率曲线可以合理评估重力坝在地震中发生各种破坏的可能性．     

基于地震行车危险性分析的桥梁网络易损性研究

基于中小地震作用下,高速铁路列车脱轨可能造成线路阻塞,本文提出一个考虑区域性地震作用下的高速铁路网络连通易损性的分析框架.以我国西南地震多发区一个密集的桥梁网络覆盖地域为例,通过PSHA方法确定桥梁场址的地震危险性参数,得到了任意地震作用水准下的场址加速度反应谱,将地震时桥上发生桥上行车的危险性概率作为网络节点关闭概率,再通过基于改进后的Order-X网络连通度分析,进而得到了不同水准地震作用下的网络连通概率.分析结果表明:地震小区划和宏观区划烈度间对桥梁危险性的估计差异,是形成地震网络易损性分析复杂性的重要影响因素,考虑行车安全性是构成地震场作用下的桥梁网络易损性分析重要组成部分.     

不同设计使用年限的建筑物所受地震作用及构造措施研究

本文通过对不同地点地震危险性分析结果的统计分析,探讨了不同设计年限下具有相同概率保证的结构地震作用的变化规律,提出了建筑结构抗震鉴定和加固时地震作用的参考取值和抗震构造措施。     

特长公路隧道场地地震危险性分析

地震危险性分析是做好工程设施抗震设防的关键,以阿尔金山隧道工程场地为工程依托,采用概率地震危险性分析方法,对该地区潜在震源区模型进行了层次空间划分,通过借鉴外地地震活动确定了震源模型的地震活动性参数和相应的衰减关系,并计算了该地区50年超越概率63％、10％、5％水平下的地震危险性.研究结果可以作为阿尔金隧道工程场地地...     

220kV北兴输变电变电工程地震安全性分析

通过对220kV北兴输变电变电工程区域地震地质背景，近场区地震构造与地震活动性分析，结合工程场址地震地质条件．对工程场地进行了地震危险性分析和计算。运用地震危险性概率分析的方法，分别给出了场址50年超越概率63％、10％和2％的基岩地震水平加速度值，并在此基础上通过土层非线性地震反应计算分析，给出场地设计地震动加速度反应谱及地表水平向地震影响系数．确定了该工程场址抗震设防参数，为该输变电工程建设抗震设计提供了科学依据。     

发震断层附近场点的最大永久位移估计

借鉴Lee等提出的发震断层引起的地表最大永久位移估计方法,结合中国第四代地震区划图的潜在震源区参数、断层模型及地震危险性分析方法,本文提出了发震断层附近最大永久位移场的估计方法.以大岗山水电站工程为例,结合工程场点所在区域的地震危险性分析及距离场点最近的发震断层-磨西断裂地震地质资料和地震活动性资料,计算了不同概率水准所对应的设定地震下的地表最大永久位移.与《建筑抗震设计规范》和《水工建筑物抗震设计规范》要求地震动概率水准一样,发震断层附近场点不同概率水准下的地表永久位移评估为水坝等工程提供了基础数据,以便采取合理的抵抗永久地表位移措施,以减小地震灾害带来的损失.     

长江三峡工程库区地震活动性规律

长江三峡工程库区自运行以来微震活动性相对较为频繁,对库区范围内地质灾害的防治具有不利影响。基于库区多年地震监测数据,统计分析了库区地震发生情况,并采用概率地震危险性方法对库区地震震级-频度关系模型、库区震级分布概率、库区地震发生次数概率等地震活动性规律问题进行了研究。研究结果表明,库区地震震级以微震及极微震为主,且地震类型以构造"触发型"水库地震为主。当采用泊松分布时,震级变化对地震发生次数概率计算的准确性具有一定的影响。可为库区进行地震危险性分析和防震减灾工作提供指导和参考。     

“一带一路”地区地震区划和防震减灾对策研究

 “一带一路”地区面积辽阔,活动构造分布广泛,大地震频繁发生。介绍了“一带一路”地区的潜在震源区划分模型、地震活动性模型、地震动衰减关系模型和场地调整方法,在“一带一路”地区开展了概率地震危险性计算,给出了全区50年超越概率10%的峰值加速度（PGA）分布的地震区划图,并提出不同地震危险性地区防震减灾对策建议。研究表明,东亚和东南亚西部、太平洋西岸、中亚南部、西亚东部、欧洲南部和非洲东部是“一带一路”地区地震危险性较高的地区,在50年超越概率10%的PGA>0.4的地区,一般民用建筑应采取地震烈度九度设防。     

基于IDA-MC的桥梁地震风险概率评估方法

针对目前桥梁地震风险评估考虑的风险因素单一的不足,并为避免复杂的解析分析,引入增量动力分析方法(IDA)与蒙特卡罗(MC)分析方法相结合的技术,同步考虑地震危险性与桥梁结构在地震作用下的易损性,提出基于IDA-MC的特大桥梁地震风险概率评估方法。依据桥梁所在场地的地震烈度概率分布,通过蒙特卡罗抽样得到数量充足的地震烈度值,将其转换为对应的峰值加速度,并结合IDA分析,结果得到大量的结构响应;根据地震损伤准则判断桥梁结构的损伤指数,进而统计桥梁结构在不同损伤等级下的风险概率。以飘浮体系斜拉桥为例进行了演示,分析过程及结果充分体现了该方法的高效性与准确性,并对飘浮体系斜拉桥的地震风险概率规律进行了深入分析,分析结果将对桥梁的地震风险、运营管理提供有力的技术支撑。     

水平地震系数的概率特性估计及应用

基于地震危险性分析成果对水平地震系数的概率特性进行了粗略估计,并举例说明其在重力坝抗震可靠度分析中的应用。     

拟负刚度控制隔震结构的概率地震危险性评估

考虑地震的不确定性,运用概率地震危险性评估的方法对拟负刚度隔震结构的性能进行了评估.以隔震Benchmark模型为研究对象,将拟负刚度(PNS)控制系统与普通双线性隔震(BIS)系统的性能从3个方面进行了对比:增量动力分析、概率地震易损性和概率地震危险性,多方位探讨PNS控制对隔震结构的减震效果并定量分析其控制性能的优越程度.分析结果表明,PNS控制系统楼层最大加速度立即使用极限状态的年超越概率较BIS系统小30%,隔震支座最大位移倒塌极限状态的年超越概率较BIS系统小20%.由此可见,PNS控制更易保证隔震结构在小震下的功能性和大震下的安全性.     

水平地震系数的概念特性估计及应用

基于地震危险性分析成果对水平地震系数的概率特性进行了粗略估计，并举例说明其在重力坝抗震可靠度分析中的应用。     

基于概率情景的多场点系统地震风险分析方法

该文针对传统地震危险性分析方法面向多场点系统(诸如某一区域内多个建筑、某个基础设施网络)整体地震风险计算时的局限性,提出了基于概率场景的多场点地震风险分析方法。该方法首先结合地震潜在震源的震级概率分布函数以及地震动预测公式,并考虑地震动空间相关性模型,通过随机模拟生成大量的概率地震情景(地震动分布图),在地震情景集及相应概率信息的基础上对一些典型的多场点系统,例如独立多场点系统、串联多场点系统、并联多场点系统等进行了系统风险分析。并通过对比分析单场点与多场点系统的地震风险,对比分析考虑和不考虑地震动估计误差空间相关性两种情况下的多场点系统地震风险,最终得出了三种类型多场点系统地震风险表现的不同特征。结果表明:不考虑空间相关性会导致独立多场点系统高估低水平损失的概率、低估高水平损失的概率;会导致串联系统风险估计整体偏高;会导致并联系统风险估计整体偏低。     

中国地震区划

简要介绍编制中国地震区划图（1990）的技术途径。结合对我国地震活动时间和空间不均匀分布认识和我国地震预测方面的科研成果,对地震危险性分析概率方法作出几点重要改进。     

新疆克孜尔坝址设定地震研究

以新疆克孜尔坝址为研究对象,综合确定性和概率地震危险性分析方法的优点,依据最大贡献和构造一致原则,提出了基于有效峰值加速度(EPA)的设定地震方法,给出了新疆克孜尔坝址100a超越概率为2％的设定地震参数——震级、震中距和反应谱．该设定地震反应谱介于一致概率反应谱和规范标准反应谱之间,克服了一致概率反应谱和规范标准反应谱的不足,证实了设定地震方法的合理性．     

大坝的地震灾害损失预测研究

提出了大坝地震灾害和经济损失预测的概率方法。文中首先详细地阐述了坝址区地震危险性分析的基本思路和步骤,然后提出了按坝的类型进行坝的地震易损性分析方法,并对坝遭受地震袭击时可能产生的五种破坏等级作了详细描述。利用本文的方法可以计算：（ａ）一座坝在Ｔ年内发生Ｊ级破坏的概率和在给定强度的地震作用下发生Ｊ级破坏的概率;（ｂ）大坝地震破坏造成的经济损失。     

基于风险的桥梁多灾害下合理冲刷深度研究

为了在桥梁设计和评估中充分考虑多灾害影响,基于一致风险原则,提出桥梁在考虑冲刷和地震联合灾害作用条件下的分析框架,开展了考虑地震灾害的合理冲刷深度研究.首先对桥梁进行考虑冲刷的地震易损性分析,获得结构的易损性曲线和易损面;根据两种灾害的危险性模型,获得不同给定冲刷深度下失效概率与冲刷深度的关系及联合失效概率.然后将联合失效概率所对应的冲刷深度作为两种灾害组合时的合理冲刷深度,进一步与设计冲刷深度比较,得到地震和冲刷多灾害下桥梁设计中所需要的冲刷荷载组合系数,并以一悬索桥为例说明分析过程.文中方法有效考虑了桥梁整体风险和经济性,可为地震和冲刷联合灾害作用下不同类型和大小的桥梁的探索分析提供基础.     

青藏铁路沿线地震灾害风险分析

通过对青藏铁沿线区域地震地质调查和近百年地震资料整理,以此为基础建立震级-频度关系式.根据历史地震重演和构造类比分析的原理,并结合青藏铁路沿线地震构造带的分布情况,对青藏铁路沿线区域地震危险性进行预测.结果表明,青藏铁路沿线区域震级-频度关系中b值为0.72,最高震级上限为8.2级,8级地震平均发震周期约80年,未来百年内8级地震发生概率0.86,青藏铁路约有过半以上里程处于较高风险区.     

两类地震风险评估模型的对比与讨论

回顾了传统的地震危险性评估的方法,介绍了基于离散事件仿真的地震风险评估方法,并以云南省永胜县为例,运用2类不同的方法对永胜县面临的地震风险进行了计算,得到了永胜县的地震烈度超越概率曲线.结果显示2类不同评估方法的结果有着很高的吻合度;结合保险行业地震风险管理的实际需求进一步讨论了基于离散事件的地震模型的优点及其合理性.