油气管线工程场地设计地震动参数区划的研究

作     者：孙译 

作者单位：中国地震局兰州地震研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：石玉成

授予年度：2016年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0708[理学-地球物理学] 082003[工学-油气储运工程] 

主      题：油气管线工程 地震动参数区划 场地系数 峰值加速度 特征周期 

摘      要：自1999年国家确定“西部大开发战略以来,我国在长距离输油气管线工程建设方面取得了令人瞩目的业绩,工程横跨东西部,惠及长三角和东南沿海地区。油气管线工程是生命线工程的重要组成部分,工程跨度在几十甚至几千公里,在地震动参数区划时,应充分考虑场地条件对地震动参数的影响,需要专门研究。本文选取位于华北平原地区的中原-开封输气管道为研究对象,基于地震危险性分析概率方法和一维土层地震反应计算原理,通过对研究区分区研究,得出场地系数Ks函数拟合结果和特征周期分布规律,最终给出了沿线邻近10km范围内50年超越概率10%和5%水准下地震动参数区划图,并与第四代和第五代中国地震动参数区划图提出的场地系数的计算结果进行比较。本文研究工作如下:1.收集国内外油气管线工程历史震害事件和经验教训,分析震害对管线破坏成因及常见震害类型。2.参照各类建筑工程抗震设计规范,分析满足管线工程抗震要求的设计地震动参数,总结管线工程中输油气站点、沿线管道、穿越工程所在的常见场地类型。3.以中原-开封输气管道为研究对象,收集研究区内地震活动性资料、地震地质构造背景和21个钻孔资料。依照建筑抗震设计规范,研究区属于III类场地。基于地震危险性分析概率方法和一维土层地震反应计算原理,给出该管线6处主要场地(中开首站、濮阳分输站、濮范高速穿越、晋中南铁路穿越、濮台铁路及工业大道穿越和金堤河穿越)50年超越概率10%和5%水准下的地震危险性计算结果、场地设计地震动参数和反应谱结果。4.采用线性拟合方法,给出研究区内50年超越概率10%和5%水准下场地系数Ks与基岩峰值加速度拟合函数;统计分析研究区反应谱特征周期的分布规律。基于Arcgis空间分析,采用克里金差值方法,给出研究区50年超越概率10%和5%水准的峰值加速度区划图和特征周期区划图。5.采用三种场地系数(实际拟合、第四代和第五代区划图场地系数)分别得到研究区50年超越概率10%和5%水准的PGA区划图。对比三种计算方法结果显示,实际计算结果均高于第四代和第五代区划图场地系数结果,这表明场地系数对峰值加速度区划图结果具有较大影响。该结果可为华北地区管线工程地震动参数区划提供参考。