靖西三線二期天然氣輸氣管道工程場地地震安全性分析

【摘要】以靖西三線天然氣輸氣管道工程二期志丹首站工程場地為工程實例，在場地基巖地震反應譜的基礎(chǔ)上，輸入地震動的目標譜，采用擬合基巖反應譜的三角級數(shù)迭加法合成場地基巖地震動時程，給出50年超越概率63%、10%、5%和2%四種設(shè)防概率水平的合成場地基巖地震動加速度時程，人工合成地震動，分析在地震不同概率水平下場地基巖的震動水平。

【關(guān)鍵詞】基巖反應譜；設(shè)防概率；地震加速度；人工合成地震

1、概述

天然氣長輸管線是城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)的生命線[1]，地震災害是對人類生命財產(chǎn)安全威脅最大的自然災害，直至幾處大型的輸油管道遭受了嚴重的危害，人們才逐漸認識到地震隊長輸油氣管道的影響，并在管道設(shè)計和運營階段考慮抗震措施[2]。我國是一個地震多發(fā)的國家，天然氣管道在地震中極易遭受破壞，還有可能造成各種次生災害[3]。

2、工程實例

2.1工程概況

靖西三線二期天然氣輸氣管道位于陜西省延安市志丹縣境內(nèi)，線路長度為35km，設(shè)計管徑DN700，材質(zhì)X70設(shè)計壓力8MPa，該工程共設(shè)3座場站。

2.2擬建工程區(qū)域地震構(gòu)造特征

擬建工程線路及場地位于鄂爾多斯地塊之中，屬陜北黃土高原地帶。區(qū)域斷裂和斷陷盆地分布如圖1所示。

3、地震參數(shù)的確定

場地地表的地震反應與土層的空間分布特征、土動力學性質(zhì)及輸入地震動等密切相關(guān)。

3.1基巖加速度峰值

工程場地未來50年超越概率10%的基巖加速度峰值為48.09gal（單位：cm/s2），超越概率63%、5%和2%的基巖峰值加速度分別為18.85gal、61.19 gal和78.43gal。工程場地基巖1年、50年和100年峰值加速度概率曲線如下圖所示：

3.2基巖反應譜

反應譜是目前抗震設(shè)計的基礎(chǔ)，它的合理估計對于抗震設(shè)計具有非常重要的意義[4]。根據(jù)章節(jié)3.1內(nèi)容，工程場地未來50年超越概率63%、10%、5%和2%的基巖峰值加速度分別為18.85gal、48.09gal、61.19gal和78.43gal，可以得到工程場地未來50年不同概率的基巖反應譜。

3.3 地震動持時

對應不同概率水平，可求得其地震包絡(luò)函數(shù)中的有關(guān)參數(shù)（見下表）。

4、人造地震動分析

4.1合成加速度時程

對不同概率水平（63%、10%、5%和2%）的場地基巖目標譜進行加速度時程的合成，計算時選用3個控制點（在此取其中一個點進行研究），各控制點擬合誤差在5%以內(nèi)。以工程場地50年超越10%的曲線為例，擬合曲線及合成的加速度時程曲線如下圖所示：

4.2反應譜與目標普擬合

基巖不同概率頻度下目標普和擬合譜圖形的形狀、變化趨勢相近，但隨著超越概率的減小時程曲線的峰值越來越大；擬合譜與目標譜形狀、變化趨勢相近，且基本重合。以工程場地50年超越10%的曲線為例，加速度反應譜與目標普擬合后曲線如下圖所示：

5、結(jié)論及建議

1.工程場地未來50年超越概率10%的基巖加速度峰值為48.09gal，超越概率63%、5%和2%的基巖峰值加速度分別為18.85gal、61.19gal和78.43gal。

2.人工地震的時程曲線隨著超越概率的減小出現(xiàn)峰值變大的趨勢，但曲線的形狀、變化趨勢相近，變化不大。

3.場地地震的擬合譜和目標譜形狀、變化趨勢相近。地震動時程曲線可以作為后續(xù)的圖層土層反應分析和上部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作所使用。