太原市某新建橋項目的地震活動環(huán)境分析

董 斌 史雙雙 張龍飛 韓曉飛

(山西省地震災(zāi)害研究所，山西 太原 030002)

·結(jié)構(gòu)·抗震·

太原市某新建橋項目的地震活動環(huán)境分析

董 斌 史雙雙 張龍飛 韓曉飛

(山西省地震災(zāi)害研究所，山西 太原 030002)

通過對一新建梁橋工程的地震活動特征、地震活動的時空分布、震源深度、構(gòu)造應(yīng)力場和地震場影響等進(jìn)行分析研究，并結(jié)合項目場地特征，得出其地震活動環(huán)境，為進(jìn)一步劃分潛在震源區(qū)、確定其地震活動性參數(shù)提供依據(jù)。

橋梁，地震環(huán)境，震源區(qū)

1 概述

新建環(huán)湖東路某橋工程場地位于太原市西南部，西臨晉陽湖。場地構(gòu)造上位于太原斷陷盆地次級構(gòu)造單元太原中等凹陷內(nèi)，汾河西岸一級階地。場地地勢西高東低，地形相對平坦、開闊。該項目橋梁全長100 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度57 m，橋梁采用變截面鋼筋混凝土連續(xù)板橋，橋墩采用薄壁橋墩。根據(jù)《工程場地地震安全性評價》規(guī)定，本項目的工作等級為Ⅱ級。

本文從地震活動環(huán)境的方面對該項目場地進(jìn)行了分析研究。通過對場地地震活動特征、地震時空分布特征、歷史地震對場地的影響分析，為區(qū)域范圍內(nèi)劃分潛在震源區(qū)、確定潛在震源區(qū)地震活動性參數(shù)提供依據(jù)。

2 地震活動特征

區(qū)域范圍處于歷史文化發(fā)達(dá)的黃河中游地區(qū)，區(qū)域內(nèi)的斷陷盆地區(qū)歷史地震記載相對較豐富，史料保存相對較好。根據(jù)歷史記載，區(qū)域內(nèi)共發(fā)生破壞性地震75次，其中8級以上地震1次，7級以上地震4次，6級以上地震7次，5級以上地震47次，4.7級以上地震16次，最大地震為1303年山西趙城、洪洞8級地震。1970年—2016年有臺網(wǎng)記錄以來(以ML震級統(tǒng)計)，區(qū)域內(nèi)共發(fā)生3.0級地震610次，其中5.0級以上地震8次，4.0級以上地震55次，3.0級以上地震547次，最大地震為1979年山西介休M5.2級地震。近場區(qū)范圍內(nèi)共發(fā)生13次M≥4.7級地震，其中6級以上地震1次，5級以上地震9次，4.7級以上地震3次，最大地震為1102年山西太原一帶61/2級地震。1970年—2016年有臺網(wǎng)記錄以來(以ML震級統(tǒng)計)，場地近場區(qū)范圍內(nèi)共記錄到1.0級以上地震2 769次，其中5.0級以上地震1次，4.0級以上地震8次，3.0級以上地震94次，2.0級以上地震810次，1.0級以上地震1 856次，最大地震為2002年山西太原M4.7級地震。

3 地震活動的空間分布

有史料記載以來，場地區(qū)域內(nèi)共發(fā)生ML≥4.7級地震75次，其中71次發(fā)生在汾渭地震帶，2次發(fā)生在華北平原地震帶，2次發(fā)生在鄂爾多斯隆起區(qū)。1970—2016年現(xiàn)今地震活動表明，地震的空間展布基本上與歷史地震的空間展布相同，按ML震級統(tǒng)計，1970年以來區(qū)域內(nèi)共發(fā)生ML≥3.0級地震610次，其中558次發(fā)生在汾渭地震帶，47次發(fā)生在華北平原地震帶，5次發(fā)生在鄂爾多斯隆起區(qū)。由此可見地震活動主要分布在汾渭地震帶內(nèi)，且地震條帶走向與區(qū)域構(gòu)造方向上一致。地震活動在空間分布上具有區(qū)域相對穩(wěn)定和空間不均勻分布的兩個特征。

4 地震活動的時間分布

從地震活動的時間分布特征可以認(rèn)識到地震帶現(xiàn)今所處的地震活動階段和將來地震活動的趨勢。自資料較完整的公元1000年以來，華北地震區(qū)共經(jīng)歷了4個較完整的地震活躍時段，在每個活躍時段中，地震活動強度與活動頻度都有明顯不同，在同一活躍期中又存在強度大頻度高持續(xù)時間長的特點。本項目場地區(qū)域內(nèi)75次M≥4.7地震中，有64次地震發(fā)生在各活躍期中，另外11次地震中，有8次發(fā)生在各活躍期前，其余3次發(fā)生在第二、三、四活躍期之間的平靜期內(nèi)，即公元1000年以來區(qū)域內(nèi)的地震絕大多數(shù)發(fā)生在活躍期內(nèi)，地震活動受到華北地震活躍區(qū)的制約。地震活動在時間分布上具有相對活躍和相對平靜的準(zhǔn)周期特征。

5 地震震源深度分布

1970年以來區(qū)域內(nèi)發(fā)生3.0級以上地震(以ML震級統(tǒng)計)且有深度資料的有345次，其中1 km～4 km有4次，5 km～9 km有74次，10 km～14 km有78次，15 km～19 km有78次，20 km～24 km有70次，25 km以上有41次，平均深度為15.9 km。這些地震主要分布于5 km～24 km的范圍內(nèi)，占統(tǒng)計地震的87%，多屬于淺源地震。

6 現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場

根據(jù)山西地區(qū)有臺網(wǎng)記錄以來地震資料所得出的震源機制結(jié)果，山西地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場較為復(fù)雜，斷陷帶內(nèi)各盆地具有極為相似的應(yīng)力場特征，兩個主應(yīng)力軸的方位取向相對穩(wěn)定，張應(yīng)力主軸為水平，壓應(yīng)力主軸仰角變化較大，中間應(yīng)力軸取向大都與所在盆地走向正交或斜交，仰角較大；震源錯動多為走滑、近走滑類型，兼有一定的斜滑分量，地震斷裂多為高角度拉張正斷層類型。綜合分析認(rèn)為，區(qū)域應(yīng)力場整體上具有華北地殼應(yīng)力場的基本特征，區(qū)域應(yīng)力場的最大主壓應(yīng)力方向是北東至南西方向，最大主張應(yīng)力方向為北西至南東方向。地震的兩個剪切破裂面分別為北北東—南南西向和北西西—南東東向。在這一應(yīng)力場作用之下，區(qū)域內(nèi)強震大都是沿NNE向最大剪切應(yīng)力發(fā)生右旋走滑斷裂，或沿NWW向最大剪切應(yīng)力發(fā)生左旋走滑斷裂，震源機制解所反應(yīng)的應(yīng)力場特征與華北地殼應(yīng)力場是一致的，而幾次中小地震的震源機制解所反應(yīng)的應(yīng)力場特征不一致，存在很大差別，這一結(jié)果說明，中等地震更多地是反映了當(dāng)?shù)鼐植繎?yīng)力場的特點，強震反映了區(qū)域應(yīng)力場的特點。

7 歷史地震影響

歷史地震影響是指以歷史資料為準(zhǔn)，用烈度來衡量項目場地以外發(fā)生的地震對該場地的影響。分析歷史地震對場地的影響，主要是了解歷史地震對場地的影響情況，特別是破壞性地震對場地所造成的最大影響。計算影響烈度，首先取地震對場地造成4度以上影響烈度的地震作為歷史地震影響的初選目錄。然后查閱相關(guān)資料，如有記載破壞情況或是有等震線圖的都以宏觀資料為準(zhǔn)，場地在高烈度值或異常點附近的，一律取大值。經(jīng)計算核實項目場地遭遇的最大烈度為8度(1102年山西太原一帶61/2級地震)，其中8度破壞1次，7度破壞5次，6度破壞11次。對場地影響的地震主要來自忻定盆地、太原盆地、臨汾盆地，1次影響烈度為8度，5次影響烈度為7度的地震均發(fā)生在上述地區(qū)。

8 結(jié)語

本文是一特定項目的具體總結(jié)，客觀反映了項目的地震活動環(huán)境，具有很強的針對性。項目位于太原市，屬于高烈度設(shè)防區(qū)，設(shè)防烈度8度。該地區(qū)歷史上地震活動強度較大，現(xiàn)代小震也活動頻繁，這些活動區(qū)未來仍是地震活動的主要場所?，F(xiàn)今汾渭地震帶地震活動仍處于較為活躍的階段，項目場地及周邊地震活動相對較強，曾發(fā)生過多次破壞性地震，是地震活動相對較強地區(qū)。本文通過對地震環(huán)境的研究，給出了場地相關(guān)的地震活動特征、地震活動的時空分布特征、震源深度、構(gòu)造應(yīng)力場和地震場影響等，根據(jù)具體的項目明確場地地震環(huán)境，可以進(jìn)一步為項目劃分潛在震源區(qū)、確定其地震活動性參數(shù)提供必要的依據(jù)。

[1] GB 50011—2010,建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 胡聿賢.地震安全性評價技術(shù)教程[M].北京：地震出版社，2007.

[3] GB 18306—2001,中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].

Abstract: Through the analysis and research on the seismic activity characteristics of newly built bridge engineering, the temporal and spatial distribution of seismic activity, the focal depth, tectonic stress field and seismic field influence and other aspects, and combining with the project site characteristics, gained its seismic activity environment, provided basis for further delineation of potential seismic zone, determining the parameters of seismic activity.

Keywords: bridge, earthquake environment, focal region

AnalysisonseismicactivityenvironmentofanewlybuiltbridgeprojectinTaiyuan

DongBinShiShuangshuangZhangLongfeiHanXiaofei

(ShanxiEarthquakeDisasterResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

1009-6825(2017)25-0031-02

U442.55

A

2017-06-27

董 斌(1976- )，男，工程師