T/SSC 1-2022 工程场址最大可信地震动评估 随机有限断层法

ICS91.120.25

P15

团体标准

T/SSC1—2022

工程场址最大可信地震动评估

随机有限断层法

Maximumcrediblegroundmotionevaluationofprojectsite—

Stochasticfinitefaultmethod

2022-10-01实施

2022-05-24发布

中国地震学会发布

目次

前言..............................................................................II

引言.............................................................................III

1范围...........................................................................1

2术语和定义.....................................................................1

3符号和缩略语...................................................................2

4基本规定.......................................................................3

5工作内容.......................................................................3

6主要参数确定...................................................................3

7地震动模拟方案设计.............................................................6

8地震动模拟及分析...............................................................7

9场址地震动参数综合评价.........................................................7

附录A（资料性附录）随机有限断层法............................................9

附录B（资料性附录）断层破裂面尺度与震级之间的经验关系.......................12

附录C（资料性附录）凹凸体模型设置方法.......................................14

附录D（资料性附录）品质因子估计方法.........................................15

参考文献..........................................................................16

I

前言

本文件按照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和编写起草规则》给出

的规则起草。

本文件由中国地震局地球物理研究所提出。

本文件由中国地震学会归口。

本文件起草单位：中国地震局地球物理研究所、中国水利水电科学研究院。

本文件主要起草人：俞瑞芳、张翠然、陈厚群、俞言祥、李德玉、付长华、宋毅盛、周红、吕红山、

孙吉泽、李敏、傅磊。

II

引言

地震动参数的合理评估是结构抗震安全评价的基础。在近场大震情况下，近断层场地的地震动不仅

受到断层面上邻近的、局部的有限部分的影响，还受到断层滑动方向、上下盘效应等因素影响，地震动

模拟中若将破裂面视作点源模型，则无法体现出大震的近场特征。因此，对于地震地质环境较为复杂的

重大工程场址，当受到近场一条或多条大震发震断层影响时，确定场址地震动参数需要建立一种能够考

虑实际震源破裂过程、传播路径及场地条件等因素的、且适合于工程应用的地震动参数评价方法。随机

有限断层法是目前相对成熟、且操作性较强的近场地震动模拟方法。

2018年颁布的《水工建筑物抗震设计标准》（GB51247-2018）明确规定“当发震断层距离场址小于

10km、震级大于7.0级时，宜研究近场大震中发震断层作为面源破裂的过程”，并且需要考虑“最大可信

地震”对场址设计参数产生的影响。依据《中华人民共和国防震减灾法》，为贯彻预防为主的方针，当

重要建筑场址遭受最大可信地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重灾变。

场址最大可信地震动是指根据工程场地地震地质条件评估得到的最大可能地震对场址产生的地震

动参数。在实际工程应用中，如何评估场址最大可信地震动参数缺乏可操作性的规定。

为了规范采用随机有限断层法确定场址最大可信地震动的方法、步骤和技术要求，特制定本文件。

本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到相关专利的使用（专利号ZL

201811526724.4、专利号ZL201811528301.6)。

本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。

该专利持有人已向本文件的发布机构保证，他同意在合理无歧视基础上，免费许可任何组织或个人

在实施该团体标准时实施其专利(专利号ZL201811526724.4、专利号ZL201811528301.6)。

该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：

专利权人：中国地震局地球物理研究所。

地址：北京市海淀区民族大学南路5号，100081。

请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利

的责任。

III

工程场址最大可信地震动评估随机有限断层法

1范围

本文件规定了采用随机有限断层法评估场址最大可信地震动的方法、步骤及技术要求。

本文件适用于GB51247规定的受近场大震影响的水利水电重大工程场址评估最大可信地震动参数。

其他建设工程场址的地震动参数评估可参考使用。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

拐角频率cornerfrequency

地震震源研究中，表示远场体波位移频谱的参量。与振幅谱高频渐近趋势(包络线)和低频趋势（零

频水平）的交点（拐角）对应的频率。

3.2

动拐角频率dynamiccornerfrequency

随机有限断层法中引入的概念，表示子断层拐角频率随断层破裂面积增大而降低的动态变化，可定

义为与已经破裂的子断层的累积数量相关的函数。

3.3

凹凸体asperity

地震发生时，断层破裂面上滑动量明显高于其他部分或地震矩释放比较高的破裂区域。

3.4

应力降stressdrop

地震前断层面上的剪切应力（初始应力）与地震之后断层面上的剪切应力（最终应力）的差值。

3.5

破裂速度rupturespeed

1

地震发生时，破裂前锋沿断层面传播的速度。

3.6

品质因子𝑄factor，qualityfactor

描述地震波在传播过程中能量耗损的无量纲因子，定义为一周期内（或一波长的距离内）振动所消

耗的能量E与总能量E之比（即相对消耗量）的倒数,即：2Q=EE。

3.7

场地高频衰减系数0site-specfichighfrequencyattenuationcoefficient0

描述地震波在特定局部场地近地表高频衰减特征的参数。

3.8

断层上缘埋深depthtofaultupperedge

断层破裂面的上缘距地面的距离。

3.9

最大可信地震maximumcredibleearthquake

根据工程场址地震地质条件评估的场址可能发生最大地震动的地震。

［来源：GB51247－2018，定义2.1.5］

3.10

（标量）地震矩（scalar）seismicmoment

地震断层的面积、断层的平均错距和断层面附近介质的剪切模量三者的乘积定义的衡量地震大小

的物理量，量纲为力矩，单位为牛顿·米（N·m）。在各向同性弹性体内与断层滑动等效的双力偶的每一

个力偶的强度（矩），等于介质的刚性系数乘断层滑动量对断层面的积分。

3.11

地震破裂起始点earthquakeruptureinitiationpoint

地震断层破裂开始发生的地点。

4符号和缩略语

下列符号和缩略语适用于本文件。

PGA——PeakGroundAcceleration，地表峰值加速度

𝑀𝑊——Momentmagnitude，矩震级

，应力降

𝛥𝜎——Stressdrop

𝑄——Qualityfactor，品质因子

0——场地高频衰减系数

2

𝑇——周期

𝑆𝑎(𝑇)——加速度反应谱

𝑆𝑎(𝑇𝑛)——相应于第𝑛个离散周期𝑇𝑛的谱加速度值

5基本规定

5.1场址最大可信地震动评估应在工程场址地震安全性评价工作的基础上进行。

5.2震源模型宜采用“动拐角频率”模型。随机有限断层法原理见附录A。

6工作内容

6.1震源、地震波传播路径及场地衰减参数设置

表1给出了地震动模拟时需要设置的主要参数。

表1主要参数

类别名称

物性参数地壳密度；地壳剪切波速

断层位置；运动性质；地震震级；断层破裂面尺度；断层走向；断层倾向；断层倾角；

震源参数

地震破裂起始点；破裂方向；破裂速度；震源深度；子断层位错分布；应力降

传播路径品质因子（𝑄值）

场地衰减场地高频衰减系数（0）

6.2地震动模拟方案设计

设置不同参数取值权重系数的计算原则与方法；进行地震动模拟方案设计。

6.3地震动模拟及分析

完成全部方案的地震动模拟，获得全部方案的地震加速度时程；计算每条加速度时程的峰值（PGA）

及加速度反应谱（𝑆𝑎(𝑇)）；以PGA或任意周期𝑇𝑛的谱加速度𝑆𝑎(𝑇𝑛)为目标值进行统计分析，获得最小

值、50%分位数值、均值、84%分位数值、95%分位数值及最大值。

6.4场址地震动参数综合评价

设置场址地震动参数综合评价原则；确定场址地震动参数。

7主要参数确定

7.1影响场址的主要发震断层

7.1.1对场址有主要影响的发震断层，一般应在场址地震安全性评价或场址范围内活动断层探察的基

础上确定，具体步骤如下：

a）对场址100年超越概率1%的地震危险性分析结果进行分解，以PGA为控制目标，确定10km范

3

围内对场址贡献最大的一个或多个潜在震源区；

b）以潜在震源区的地震、地质条件为依据，并考虑其与发震断层或主干断层位置的相关性，初步厘

定对场址有影响的发震断层；

c）采用随机有限断层法计算每条发震断层对场址产生的地震动参数，以PGA均值最大为原则，最

终厘定对场址有影响的发震断层。

7.1.2确定发震断层的位置，应遵循以下原则：

a）当地表断层可以作为独立发震断层时，应直接采用地表断层的位置作为发震断层的位置；

b）当单一地表断层不足以作为最大潜在地震的独立发震断层时，应采用多条地表断层组合模式作为

其发震断层；

c）对于地表迹象不明确的断层，宜采用最可能的断层位置和对场址产生较大影响的可能的断层位置。

7.2发震断层几何参数

7.2.1断层破裂面长度和宽度可按照断层性质及最大可信地震震级，采用经验公式进行估计。其中断

层性质应按照断层调查或地球物理勘探结果确定，或基于场址区域震源机制解结果判定。断层破裂面尺

度与地震震级之间的经验关系可参考附录B。

7.2.2断层走向、倾向和倾角应在充分分析地质资料的基础上，通过宏观震害调查、地质探槽、钻探、

深部探测、小地震精确定位等手段来确定；倾角不明确的断层，可在合理的范围内设置多个取值。

7.3最大可信地震震级

7.3.1宜按照发震断层最大潜在地震震级取值。

7.3.2可结合发震断层所在潜在震源区的震级上限综合取值。

7.4子断层网格划分

发震断层应划分为若干个子断层，子断层网格尺寸（长或宽）可设定为2km~3km，或根据实际断

层尺度进行调整。

7.5子断层位错分布

7.5.1有震源破裂过程反演结果的断层，反演得到的断层面上的位错分布应作为一种位错分布模型。

7.5.2对于子断层位错分布不明确的断层，可基于已有的统计结果（附录C）设置子断层位错分布模

型。发震断层面上设置凹凸体的个数不应少于2个，且最大的凹凸体位置可分别设置在距场址最近位置

和相对较远的位置。

7.6地震破裂起始点位置

7.6.1有震源破裂过程反演结果的断层，反演得到的断层面上地震破裂起始点位置应作为一种位置方

案。

7.6.2根据地震地质背景或断层分布特点确定的地震破裂起始点位置可作为一种位置方案。

7.6.3当断层面上地震破裂起始点不明确时，可沿断层走向方向的位置，将断层长度划分为4等分，

分别取两侧和中央三个位置坐标作为两侧破裂和中央破裂起始点，如图1所示；沿下倾方向的坐标按照

震中深度来设置。

4

图1地震破裂起始点位置

7.7断层上缘埋深

可在0km~2km之间取值，且不应小于地表覆盖层厚度。

7.8应力降

7.8.1有研究结果的区域，应力降应按照研究结果取值；高应力降地区，宜开展专门研究。

7.8.2没有研究结果的其他区域，平均应力降宜在（30~40）bar之间取值。

7.8.