國內(nèi)外水利水電工程抗震標(biāo)準(zhǔn)初探

黃向春, 熊　博

(1.中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津　300222; 2.水利部 海委引灤工程管理局，河北 唐山　064309)

0　引言

地震是一種自然災(zāi)害,強(qiáng)震多會(huì)造成較為嚴(yán)重?fù)p失。因此,在水利水電工程勘察與設(shè)計(jì)工作中,大壩等建筑物的工程場(chǎng)地地震安全性向來受到重視,也同樣為設(shè)計(jì)等方面關(guān)注;但在水利水電工程領(lǐng)域,國內(nèi)外抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、場(chǎng)地地震參數(shù)選取存在較為明顯差別;隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國內(nèi)眾多公司和專業(yè)技術(shù)人員參與或涉及到國際水利水電工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。分析、研究國內(nèi)外水利水電工程抗震標(biāo)準(zhǔn)和地震參數(shù)選取具有較為現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

1　國內(nèi)抗震標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010),中國建筑物抗震設(shè)防采用三水準(zhǔn)設(shè)防,即常說的“小震不壞、中震可修、大震不倒”[1-2]。據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203—97)、《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL5073—2000),采用一級(jí)(最大設(shè)計(jì)地震MDE)設(shè)防水準(zhǔn),其相應(yīng)性能目標(biāo)為如有局部破壞,經(jīng)一般處理后仍可正常運(yùn)行[3-5]。

在國內(nèi)水利水電領(lǐng)域,對(duì)于高壩大庫或位于強(qiáng)震地區(qū)建筑物,工程場(chǎng)地地震安全性分析和評(píng)價(jià),規(guī)程規(guī)范有較為完整、全面的規(guī)定,如《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50487—2008、《水利水電工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性勘察技術(shù)規(guī)程》DL/T5335—2006等。一般來說,工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)主要包括區(qū)域構(gòu)造背景研究、活斷層及其活動(dòng)性判定和地震動(dòng)參數(shù)確定三個(gè)方面的工作。

中小型水利水電工程或建筑物,在大多數(shù)情況下,不會(huì)涉及到場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)專題工作,多直接參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2001)選用地震動(dòng)參數(shù)。

另據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50487—2008,壩高>200 m的工程或庫容>10×109m3的大(1)型工程,以及50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度≥0.10g地區(qū)且壩高>150 m的大(1)型工程,應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)。對(duì)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度≥0.10g地區(qū),土石壩壩高超過90 m、混凝土壩及漿砌石壩壩高超過130 m的其他大型工程,宜進(jìn)行場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作。對(duì)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度≥0.10g地區(qū)的引調(diào)水工程的重要建筑物,宜進(jìn)行場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作。其他大型工程可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2001)確定地震動(dòng)參數(shù)[6]。

場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)的主要目的是提供不同基準(zhǔn)期、不同超越概率下的地震動(dòng)參數(shù),主要是加速度。

2　國外抗震標(biāo)準(zhǔn)

2.1　國際大壩委員會(huì)(ICOLD)標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)ICOLD(international commission on large dams)1989年72號(hào)公報(bào)“大壩地震參數(shù)選擇導(dǎo)則”(Bulletin 72 selecting seismic parameters for large dams),運(yùn)行基本地震(OBE,Operating Basis Earthquake)基準(zhǔn)期為100年,超越概率為50%,重現(xiàn)期為145年[7];最大設(shè)計(jì)地震(MDE,Maximum Design Earthquake)基準(zhǔn)期為100年,超越概率為10%,重現(xiàn)期為950年。最大可信地震(MCE,Maximum Credible Earthquake)基準(zhǔn)期為100年,超越概率、重現(xiàn)期未定,通常采用確定性方法確定。

2010年國際大壩委員會(huì)72號(hào)公報(bào)“大壩地震參數(shù)選擇導(dǎo)則”[8],安全評(píng)價(jià)地震(Safety Evaluation Earthquake，SEE)代替了98版中MDE和國際大壩委員會(huì)46公報(bào)“地震和大壩設(shè)計(jì)”(ICOLD Bulletin 46 Seismicity and Dam Design)中的設(shè)計(jì)基本地震(Design Basis Earthquake，DBE)。MCE重現(xiàn)期未指定,如未發(fā)現(xiàn)明顯的地震背景,MCE可采用概率法確定,取很長(zhǎng)時(shí)間重現(xiàn)期,例如10 000年。SEE重現(xiàn)期也未明確指定,通常選取10 000年,如失事后可能出現(xiàn)重大社會(huì)災(zāi)害的大壩,SEE通?？蛇x取確定性方法確定的MCE或重現(xiàn)期較長(zhǎng)(例如10 000年)的概率法確定的地震;如對(duì)人們生命危險(xiǎn)不大,SEE可選取較小重現(xiàn)期地震。

2.2　歐洲標(biāo)準(zhǔn)

歐洲標(biāo)準(zhǔn)8“結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”(Eurocode 8 (1998):Design of Structures for Earthquake Resistance)是歐盟區(qū)域內(nèi)廣泛應(yīng)用建筑物的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,其主要適用于樓房和土木工程的設(shè)計(jì)和施工,不適用核電站、大壩和海上建筑物等;為此,1998年,成立ICOLD歐洲部工作組就歐盟各成員國大壩地震評(píng)價(jià)方法進(jìn)行對(duì)比分析,推動(dòng)大壩抗震設(shè)計(jì)和施工。

1991年英國發(fā)布了“大壩地震風(fēng)險(xiǎn)工程導(dǎo)則”(An Engineering guide to Seismic Risk to Dams in the United Kingdom,the British seismic guide),導(dǎo)則提供全國地震區(qū)劃圖,全國共劃分為A、B和C三個(gè)區(qū)帶,A區(qū)重現(xiàn)期30 000年P(guān)GA為0.375g,10 000年重現(xiàn)期PGA為0.25g,1 000年重現(xiàn)期PGA為0.10g;1998年,又發(fā)布了“大壩地震風(fēng)險(xiǎn)工程導(dǎo)則應(yīng)用注解”(the Application Note to An Engineering Guide to Seismic Risk to Dams in the United Kingdom),重現(xiàn)期10 000年的PGA等直線圖取代了地震區(qū)劃圖。其基本采用ICOLD SEE 和OBE兩級(jí)設(shè)防,并采用ICOLD bulletin 72大壩災(zāi)害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將大壩劃分為I-Ⅳ四個(gè)等級(jí),重現(xiàn)期依次為1 000年、3 000年、10 000年、30 000年;MCE重現(xiàn)期采用30 000年或依據(jù)場(chǎng)地條件確定。

據(jù)2010年11月法國大壩委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(Congres Francais des Grands Barrages),OBE基準(zhǔn)期為100年,超越概率為40%,重現(xiàn)期為200年。MDE基準(zhǔn)期為100年,超越概率為1.98%,重現(xiàn)期為5 000年。

2.3　美國標(biāo)準(zhǔn)

在美國并無統(tǒng)一的大壩抗震設(shè)計(jì)規(guī)范或?qū)t。1999年4月美國大壩委員會(huì)(USCOLD)發(fā)布“修訂的大壩地震參數(shù)選擇導(dǎo)則”(Updated Guidelines for Selecting Seismic Parameters for Dam Projects),采用OBE和MDE兩級(jí)設(shè)防。最大設(shè)計(jì)地震的重現(xiàn)期多取3 000～10 000年。

據(jù)美國陸軍師團(tuán)規(guī)范“土木工程地震設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)”(earthquake design and evaluation for civil works projects)ER1110-2-1806(1995)[9],建筑物抗震通常采用運(yùn)行基本地震、最大設(shè)計(jì)地震和最大可信地震三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行基本地震為100年基準(zhǔn)期，重現(xiàn)期為144年,超越概率50%,通常采用概率法確定。最大設(shè)計(jì)地震是指建筑物設(shè)計(jì)或評(píng)估所能承受最大水平的地震。建筑物不能發(fā)生致命性破壞,地震造成破壞或經(jīng)濟(jì)損失是可以承受的,通常采用概率法或確定性法確定。但設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)無明文規(guī)定,在實(shí)際工作中,有時(shí)選用最大可信地震,有時(shí)采用重現(xiàn)期為200年或500年,主要依據(jù)實(shí)際情況確定。但據(jù)有關(guān)文獻(xiàn),通常情況下,MDE超越概率為10%,但有時(shí)為1%。最大可信地震是指依據(jù)地震和地質(zhì)資料預(yù)測(cè)某個(gè)特定震源所能夠產(chǎn)生最大地震,通常采用概率法確定。但設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)無明文規(guī)定,在實(shí)際工作中,一般情況下超越概率為2%或5%,重現(xiàn)期為2 000年或5 000年,基準(zhǔn)期為100年。

此外,美國墾務(wù)局在1970年以前,大壩設(shè)計(jì)地震加速度采用0.1g,1974年以后提出設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震DBE與最大可信地震MCE兩級(jí)設(shè)防的概念[10]。

2.4　全球地震災(zāi)害圖(global seismic hazard map)

1992年,在聯(lián)合國科教文組織支持下,國際巖石圈組織發(fā)起了全球地震災(zāi)害評(píng)估項(xiàng)目,也是作為聯(lián)合國千年計(jì)劃中減少自然災(zāi)害項(xiàng)目,1999年完成。全球共劃分了16個(gè)區(qū)域,主要成果為地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖,基準(zhǔn)期為50年,超越概率為10%,重現(xiàn)期為475年。

在缺乏地震基礎(chǔ)資料情況下,全球地震災(zāi)害圖可以作為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的、快速的、初步的成果參照使用。

2.5　項(xiàng)目所在國國家標(biāo)準(zhǔn)

世界各國地震觀測(cè)與研究水平差別較大,因此,工程抗震設(shè)計(jì)水平也不盡一致,發(fā)達(dá)國家均建立了相應(yīng)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),而大部分不發(fā)達(dá)地區(qū)和國家尚未發(fā)布相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

為此,針對(duì)國際工程項(xiàng)目的地震動(dòng)參數(shù)確定應(yīng)首先選用項(xiàng)目所在國家或地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范,這是一種最直接、實(shí)用,且能夠得到普遍認(rèn)可的方法。如項(xiàng)目所在國家尚未建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范,可采用其他途徑獲取資料。

3　地震參數(shù)常規(guī)確定方法

國內(nèi)大型工程安評(píng)從業(yè)單位資質(zhì)的審批、安評(píng)技術(shù)規(guī)范編制、安評(píng)報(bào)告評(píng)審及審批由國家地震局及其下屬部門管理;而國外水利水電工程的場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作多由業(yè)主委托專業(yè)咨詢公司完成,無需報(bào)請(qǐng)政府批準(zhǔn),僅由項(xiàng)目審批單位審批。由于國外多數(shù)欠發(fā)達(dá)國家尚無國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,因此,工程場(chǎng)地的安全性評(píng)價(jià)工作也千差萬別,提交成果也不盡相同?？偟膩砜?地震參數(shù)確定采用的方法主要為概率分析法、確定性分析方法。確定性分析方法就是利用已知近場(chǎng)地震、歷史地震資料和基本地質(zhì)資料,誘發(fā)工程場(chǎng)址產(chǎn)生離散、單值地震活動(dòng)或模式的地面運(yùn)動(dòng),從而推求有關(guān)地震參數(shù);通常,假定地震發(fā)生在距離場(chǎng)址最近地帶。概率分析法是在確定性分析方法基礎(chǔ)上,假定場(chǎng)地在特定周期內(nèi)地面運(yùn)動(dòng)概率,推算地震有關(guān)參數(shù)的方法;概率分析法用來確定在工程或建筑物壽命周期內(nèi)某一震級(jí)特定超越概率或重現(xiàn)期條件下的地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

4　地震烈度

在世界范圍內(nèi),各國抗震設(shè)計(jì)工作發(fā)展很不平衡。在大部分發(fā)達(dá)國家,不再使用地震烈度區(qū)劃圖,取而代之是地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖,基本采取以場(chǎng)地類別為基礎(chǔ),編制不同抗震水平的地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖;對(duì)于一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)或國家,依然沿用地震烈度區(qū)劃圖;而一些地震工作發(fā)展較為落后國家或地區(qū),建筑物抗震設(shè)計(jì)工作亦較落后,全國性地震烈度區(qū)劃圖尚未發(fā)布。2001年中國已經(jīng)發(fā)布了《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2001),不再采用地震烈度。

在國際工程抗震領(lǐng)域,先后提出了眾多的地震烈度劃分體系和標(biāo)準(zhǔn),主要有美國M.M烈度表、前蘇聯(lián)烈度表、日本JMA烈度表、歐洲R-F烈度表、歐洲MCS烈度表、歐洲EMS-98、MSK烈度表(聯(lián)合國科教文組織1964年國際地震和地震工作會(huì)議推薦的)等,使用較為廣泛的主要為修訂的MSK烈度表,其主要?jiǎng)澐譃?2級(jí);中國的地震烈度也劃分為12級(jí),與MSK烈度表基本一致。

5　地震災(zāi)害等級(jí)劃分

國內(nèi)水利水電工程地震災(zāi)害等級(jí)劃分尚無現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程規(guī)范,但國標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)工程場(chǎng)址定性劃分為有利地段、不利地段和危險(xiǎn)地段[11],見表1。

據(jù)國際大壩委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn),大壩地震災(zāi)害等級(jí)劃分見表2-表4。

據(jù)《全球地震災(zāi)害圖》,地震災(zāi)害等級(jí)劃分詳見表5。

表1　工程場(chǎng)址地段劃分

表2　地震災(zāi)害等級(jí)(ICOLD)

表3　大壩潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(ICOLD)

表4　風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(ICOLD)

表5　地震災(zāi)害等級(jí)

6　國內(nèi)外對(duì)比分析

6.1　抗震設(shè)防水平

在國際水利水電工程中,建筑物的抗震設(shè)計(jì)采用最大可信地震、最大設(shè)計(jì)地震、運(yùn)行基本地震、設(shè)計(jì)基本地震、水庫誘發(fā)地震 (Reservoir Triggered Earthquake,RTE)、施工地震(Construction level Earthquake,CE)、安全評(píng)價(jià)地震等。雖然設(shè)計(jì)地震工況較多,但從以往及現(xiàn)行的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來看,多年來基本沿用兩級(jí)設(shè)防的基本理念,在1989年版國際大壩委員會(huì)發(fā)布的“大壩地震動(dòng)參數(shù)選擇導(dǎo)則”中,大壩按MDE和OBE兩級(jí)設(shè)防;2010年版導(dǎo)則中,采用了SEE和OBE兩級(jí)設(shè)防?？v觀世界各國的大壩抗震設(shè)計(jì)規(guī)范或?qū)t中,大多數(shù)國家采用MDE(或SEE)和OBE兩級(jí)抗震設(shè)防水準(zhǔn),僅有英國、瑞士等少數(shù)國家按MDE進(jìn)行大壩抗震設(shè)計(jì)。重要大壩,MCE多取MDE,MCE重現(xiàn)期多為5 000-10 000年。

據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203—97)、《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL 5073—2000),中國大壩等水工建筑物采用了最大設(shè)計(jì)地震一級(jí)設(shè)防水準(zhǔn),水工建筑物按其級(jí)別和場(chǎng)址地震烈度確定抗震設(shè)防類別。通常情況下,依據(jù)全國地震區(qū)劃圖確定其抗震設(shè)防烈度,一般大壩大震設(shè)防水準(zhǔn)低于國外的MCE或SEE,其設(shè)防地震重現(xiàn)期也較一般OBE的要求高;而重要大壩均需進(jìn)行專題研究,設(shè)防類別為甲類,MDE重現(xiàn)期為4 950年,對(duì)應(yīng)100年超越概率為2%,由此可見,重要大壩的大震設(shè)防水準(zhǔn)與國外MCE接近。

6.2　基準(zhǔn)期和超越概率

在國際水利水電工程領(lǐng)域,工程抗震設(shè)計(jì)通常采用最大設(shè)計(jì)地震、運(yùn)行基本地震兩級(jí)水平設(shè)防;運(yùn)行基本地震的邊界條件較為清晰、明確,即100年內(nèi)超越概率為50%,重現(xiàn)期為145年;但最大設(shè)計(jì)地震的邊界條件較為模糊、籠統(tǒng)。ICOLD (1989)-selecting seismic parameters for large dams,Guidelines,普遍認(rèn)為MDE為100年內(nèi)超越概率10%,重現(xiàn)期為950年;在修訂2010年版中,安全評(píng)價(jià)地震取代了MDE,不再采用MDE。此外,對(duì)于工程失事后可能引起嚴(yán)重次生災(zāi)害的大壩,MDE取為MCE。MCE可用確定性分析確定,或按地震危險(xiǎn)性分析方法,取很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)超越概率為50%的地震。安全評(píng)價(jià)地震的重現(xiàn)期未明確,但大多選用10 000年;要求建筑物結(jié)構(gòu)損壞是可接受的,水庫不能出現(xiàn)無法控制的洪水;代表最大荷載的極限狀態(tài)。對(duì)于臨時(shí)導(dǎo)流建筑物,在設(shè)計(jì)周期(design life)內(nèi),CE的超越概率選取10%,也可選用設(shè)計(jì)洪水;但在2010年版國際大壩委員會(huì)導(dǎo)則中,未明確CE重現(xiàn)期。

在法國的標(biāo)準(zhǔn)“Congres Francais des Grands Barrages”(2010)中,安全評(píng)價(jià)地震為在100年內(nèi)超越概率1.98%,重現(xiàn)期為5 000年;而基本運(yùn)行地震為在100年內(nèi)超越概率為50%,重現(xiàn)期為200年。

6.3　地震參數(shù)確定采用方法

在國內(nèi),一般情況下,中小型水利水電工程大壩地震動(dòng)參數(shù)可直接依據(jù)國家地震局正式發(fā)布的《中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》;但對(duì)于大型水工建筑物,均按照規(guī)范要求進(jìn)行場(chǎng)地地震安全性專題評(píng)價(jià),進(jìn)而確定地震參數(shù)。

在ICOLD導(dǎo)則中,重要建筑物SEE可選取MCE或MDE,通常選取較為保守參數(shù)。SEE可采取概率分析法和(或)確定性分析法估算,MCE依據(jù)確定性分析法估算;MDE依據(jù)概率分析法估算。MDE、DBE、OBE和 CE一般采用概率分析法估算,但也可采取確定性分析法估算。

在EM規(guī)范中,MCE通常采用確定性分析方法估算,MDE可采用確定性方法或概率分析法估算,OBE一般采取概率分析法估計(jì)。

由于各成員國地震災(zāi)害和震源特性差異,歐洲Eurocode 8 EN1998-1將地震作用作為基本條款提出,各個(gè)國家規(guī)定不同地震參數(shù)(Nationally Determined Parameters,簡(jiǎn)稱NDP),并可在相關(guān)附錄(National Annexes)中得到確認(rèn)或修改。

6.4　地震烈度與地震危險(xiǎn)性

目前,世界各國采用地震烈度劃分標(biāo)準(zhǔn)不盡相同,而發(fā)達(dá)國家或部分發(fā)展中國家,水利水電工程抗震設(shè)計(jì)中,地震加速度逐步取代了地震烈度,在抗震設(shè)計(jì)工作中,地震烈度作用逐步降低,不再采用,而采用加速度。

世界各地對(duì)于地震災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)的劃分還不很統(tǒng)一,等級(jí)大多劃分為4或5個(gè)等級(jí),每個(gè)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)不完全一致,且含義亦不盡一致;有些標(biāo)準(zhǔn)最低等級(jí)定義為低,有些標(biāo)準(zhǔn)最低等級(jí)定義為很低、非常低等;而最高等級(jí)定義為高、很高、極高、非常高,術(shù)語較為混亂;每個(gè)等級(jí)代碼不一致,有些采用小寫數(shù)字,有些大寫數(shù)字,有些為字母或數(shù)字與字母組合,還有部分沒有代碼;劃分依據(jù)基本是一致的,即采用加速度,但EM 1110-2-1902采用地震系數(shù)(seismic coefficient,ψ=ah/g,ah為水平加速度)[12],巴基斯坦未采用定量指標(biāo),僅定性描述;此外,每個(gè)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)差別較大。

6.5　地震參數(shù)選取

據(jù)馬丁·維蘭德(Martin Wieland)發(fā)表的論文“修訂的國際大壩委員會(huì)大壩地震設(shè)計(jì)和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)”(ICOLD’s revised seismic design and performance criteria for large storage dams)和其在2012年葡萄牙里斯本舉行的第15屆世界地震工程大會(huì)提交的論文“大壩地震設(shè)計(jì)和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)”(seismic design and performance criteria for large storage dams),MCE采用確定性分析法,依據(jù)ICOLD(2010),MCE地震參數(shù)選取84%分位值,即平均值加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。高壩MDE重現(xiàn)期為10 000年,而潛在地震危險(xiǎn)性小或有限的大壩,其重現(xiàn)期可采用較短時(shí)間;MDE采用概率分析法確定,依據(jù)ICOLD(2010),MDE取平均值。SEE可選用概率分析法或確定性分析法確定,如SEE采用MCE,而MCE采用確定性分析法確定,地震參數(shù)選取84%分位值,即平均值加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差;如SEE選用MDE,而MDE采用概率分析法確定,地震參數(shù)通常選取平均值。此外,高壩SEE可選取MCE或 MDE,通常選取較為保守參數(shù),如無法確定MCE,則SEE不能小于MDE。重現(xiàn)期475年的DBE為附屬建筑物參照設(shè)計(jì)地震,采取概率分析法確定,并取平均值,需要注意的是,DBE重現(xiàn)期應(yīng)依據(jù)橋梁和建筑物的抗震規(guī)范確定。據(jù)ICOLD(2010),OBE基準(zhǔn)期為100年超越概率為50%,重現(xiàn)期為145年;OBE采取概率分析法確定,并取平均值。CE用于臨時(shí)建筑物設(shè)計(jì),估算方法差別較大,對(duì)于臨時(shí)導(dǎo)流建筑物,在其設(shè)計(jì)期限內(nèi),超越概率假定為10%,也可選取設(shè)計(jì)洪水。而MDE、DBE、OBE和 CE通常采用概率分析法確定,并選取平均值,MCE采用確定性分析法,即84%保證率相應(yīng)數(shù)值(84 percentile values);此外,MDE、DBE、OBE和 CE也可以采用確定性分析法確定。

另據(jù)ICOLD Bulletin 72(2010版),對(duì)失事后果嚴(yán)重或極嚴(yán)重的大壩,如選用確定性分析法估算地震參數(shù),SEE應(yīng)取84%保證率相應(yīng)數(shù)值,且如采用概率分析法平均年超越概率(AEP)不能<1/10 000。對(duì)于失事后果中等的大壩,如選用確定性分析法估算地震參數(shù),SEE應(yīng)取50%～84%保證率相應(yīng)數(shù)值,且如采用概率分析法平均年超越概率不能<1/3 000。對(duì)于失事后果較小的大壩,如選用確定性分析法估算地震參數(shù),SEE應(yīng)取50%保證率相應(yīng)數(shù)值,且如采用概率分析法平均年超越概率不能<1/1 000。此外,建議峰值垂直加速度通常為峰值水平加速度2/3。

由此可見,在ICOLD導(dǎo)則中,地震參數(shù)選取較為明確,在世界各國的相應(yīng)地震標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中,也基本遵循這樣原則,并且在工程實(shí)踐中,基本也是這樣執(zhí)行的。

位于欠發(fā)達(dá)國家的水利水電工程,尚無可利用的國家權(quán)威部門發(fā)布的地震動(dòng)參數(shù)國家標(biāo)準(zhǔn),水利水電工程的地震動(dòng)參數(shù)需進(jìn)行地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作,進(jìn)而確定場(chǎng)地的地震動(dòng)參數(shù),提供設(shè)計(jì)采用;此外,即使有可利用的地震動(dòng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),但其具有相應(yīng)的適應(yīng)條件,大型或特大型水利水電工程,也需要進(jìn)行場(chǎng)地地震危險(xiǎn)性專題評(píng)估,確定針對(duì)具體大型工程和場(chǎng)地條件的地震動(dòng)參數(shù);在國際水利水電工程場(chǎng)地地震危險(xiǎn)性評(píng)估領(lǐng)域,一般主要采用確定性分析法和概率分析法分別確定地震參數(shù),然后依據(jù)實(shí)際條件提供推薦參數(shù)或由設(shè)計(jì)選用相應(yīng)的地震參數(shù);在確定設(shè)計(jì)地震參數(shù)時(shí),有時(shí)兩種方法分析獲得的地震參數(shù)差別較大,通常采用較為保守的地震參數(shù)提供設(shè)計(jì)選用,這一點(diǎn)得到普遍認(rèn)可。

7　結(jié)論與建議

(1)各國地震和構(gòu)造背景差別很大,地震活動(dòng)性差異亦較大,總的來看,國際大壩委員會(huì)和多數(shù)國家水利水電的工程抗震設(shè)計(jì)基本采取OBE和SEE(MDE、 MCE)兩級(jí)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),但有些國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采用一級(jí)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

(2)在國際水利水電工程領(lǐng)域,以及國際大壩委員會(huì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),OBE重現(xiàn)期、基準(zhǔn)期、超越概率等基本參數(shù)均有明確規(guī)定,而SEE、MDE、MCE的重現(xiàn)期、基準(zhǔn)期、超越概率等基本參數(shù)還未完全明確、統(tǒng)一。

(3)對(duì)于高壩大庫,在充分收集和分析工程所在國家標(biāo)準(zhǔn)或地區(qū)地震資料基礎(chǔ)上,地震危險(xiǎn)性專題評(píng)估是通行的做法,以便確定場(chǎng)地地震參數(shù)。

(4)如項(xiàng)目所在國的地震參數(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以利用,據(jù)此初步確定工程場(chǎng)地地震參數(shù)。

(5)OBE、 SEE、MDE、MCE的加速度確定方法主要有確定性分析法、概率分析法;如兩種方法獲得加速度差別較大,多選用較為保守地震加速度數(shù)值。

(6)目前,各國地震烈度劃分標(biāo)準(zhǔn)和等級(jí)、地震危險(xiǎn)性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)等方面還很不統(tǒng)一,在實(shí)際工作中需注意。

(7)國內(nèi)外水利水電工程的抗震及其管理還存在明顯的差別,特別是大型工程的地震場(chǎng)地安全性評(píng)價(jià)工作,在實(shí)際工作中宜“統(tǒng)籌兼顧”中不宜“照章辦事”。

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