工程场地地震安全性评价报告第五章

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1、中国石油呼和浩特石化分公司500万吨/年炼油扩能改造工程场地地震安全性评价报告第五章工程场地地震地质灾害评价5. 1概述该工程场地位于呼和浩特市南约9km的八拜乡境内。地貌上是处于大青山冲洪积 扇的边缘带上，呈北东一南西微倾，坡度2左右，地面平坦，海拔高程在1047 1053m。现今的地貌景观是大黑河冲积、湖积及大青山冲洪积的产物。地下水埋深 在35m,西北 浅，东部深。在工程场地进行了工程地质水文地质调查、剪切波速测试及高密度电阻率法探测 等5. 2地层岩性根据地震钻孔资料和区测报告，工程场地内的地层主要由第四系全新统冲洪积粗 砂、细砂、砾砂（Qh）和上更新统湖积粉质粘土、粉砂（Qm）组成。

2、按照其岩土组成、成因和时代的不同自上而下简述如下:图5.2地震钻孔DZ1柱状图内蒙古自治区地震工程研究勘察院_ # -图5. 3地震钻孔DZ2柱状 图 粉土（ Q,）:黄褐色，稍密，稍湿，土质均匀，分选好。 1粗砂、细砂（Q产）:黄褐色，中密，稍湿一饱和，局部含有少量砾砂。 2粗砂、砾砂（Q严）:杂色，密实，湿。 粉质粘土（ Qr）：灰绿色，可塑，湿，局部夹薄层粉砂。 淤泥质土（ Qr）：深灰色，中湿，局部含有有机及炭质斑点，层理清楚，据 水平层理。 粉质粘土（ Qy）：灰色，可塑，湿，切面光滑，有光泽，有层理。 粉砂、细砂（Qr）：灰色，密实，湿，局部颗粒粗，含矿物成分。工程场地地震钻孔柱状

3、图见图5.2、图5. 3O5. 3活动断裂探测本次工程场地活动断裂探测选用高密度电阻率法。高密度电法是20世纪90年 代发展起来的一种新型的电阻率方法，它集电剖面和电测深于一体，采用高密度布 点，进行二维地电断面测量，数据量大，信息多，观测精度高，探测的深度灵活。 在识别断层、破碎带等方面非常有效。5. 3. 1方法原理高密度电法探测的物理前提是地下介质间的导电性差异。野外工作时，首先沿剖 面按10m间距一次性布好多根电极，观测时，仪器可按照特定的装置方式接通电 极，依次测量剖面上不同位置、不同深度的视电阻率剖面，进行计算、处理、分 析，便可获得地层中的电阻率分布情况，从而可以划分地层、圈闭异

4、常等。5.3.2使用仪器本次野外测试采用重庆奔腾数控技术研究所生产的WDJD -2多功能数字直流激 电仪和WDZJ-1多路电极转换器所构成的WGMD 1高密度电阻率测量系统。系 统硬件主要技术指标如下：对50Hz工频干扰压制优于80dB；输入阻抗： 50MQ；从电脉冲宽 度：60秒，占空比为1:1；转换电极数：60路；绝缘性能：2 500MQ ； 最大工作电压：400Vdc；最大工作电流：2AdCo5.3.3测线布置及地质解释如图5. 1所示，在工程场地的东侧和南侧分别布设了高密度电阻率法测线P P和R卍（表5. 1）,经过数据处理、分析，得到了 2条高密度电阻率法剖面及其地 质解释剖面（图5

5、.4、图5.5） o表5.1高密度电阻率法测线表测线方向长度（m）有效探测深度（m）p-pz近南北120076. 8RR近东西180076. 8在2条高密度电阻率法反演剖面上均显示，根据地震钻孔资料揭示，上部地层 的 视电阻率在24.739.2 Q?m之间和57. 1151 Q?m之间的，为第四系全新 统冲洪积地层（Q”）；下部为第四系上更新统湖积地层，视电阻率在39.2 57. lQ?m 之间。全新统与上更新统地层间的电阻率曲线连续、稳定，表明在测试深度范围内未发现活 动断裂通过工程场地的迹象。24 733 445.161 1626112151204640图5.4测线P- P高密度电阻率法剖

6、面及其地质解25432040250 66378011011274EO图5.5测线R- R高密度电阻率法剖而及其地质解5.4剪切波速测试如图5. 1所示，对工程场地地震钻孔DZ1、DZ2采用单孔检层法进行了剪切波 速测 试，测试结果见表52、表5. 3O5. 4. 1测试仪器及方法单孔检层法是在地面距钻孔一定距离置一木板，作为激震板。在木板上压重物使 其与地面紧密接触。用铁锤水平敲击木板两端，激发土层振动，通过井下的三分量 检波器接收信号，然后对信号进行数据处理，求取土层剪切波速。测试仪器采用武汉岩海工程技术开发公司研制的RS-1616K型多功能动测仪和 哈尔滨工程力学研究所研制的JB 3型井下

7、三分量检波器，数据分析处理采用目 前比较先进的配套软件。5. 4. 2等效剪切波速计根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001），工程场地土层的等效剪切波速 应按下列公式计算：(5. 1)(5.2)Vse=d 0 / tnt= Z (di / V si )i二 1式中：Vse土层等效剪切波速（m/s）；do 计算深度（m）,取覆盖层厚度和20m二者的较小值;t 剪切波在地面至计算深度之间的传播时间（S）;di计算深度范围内第i 土层的厚度（m）；Vsi计算深度范围内第i 土层的剪切波速（m/s）:n 计算深度范围内土层的分层数。根据剪切波速测试结果，利用式（5.1）、（ 5.2）计算得到的

8、等效剪切波速值 为：ZK01： Vse=23L2m/s；ZK02： Vse = 237. 7m/s；平均：Vse = 234 5m/s。中国石油呼和浩特石化分公司500万吨/年炼油扩能改造工程场地地震安全性评价报告 表5.2地震钻孔DZ1剪切波速测试结果表5. 5场地土动力性能土在大应变条件下的动力性能由原状土动三轴实验测定。为此在钻探的同时采集 了2组具有较好典型性和代表性的粉质粘土原状土样，委托中国地震局地质研究所土内蒙古自治区地震工程研究勘察院_ # -动力学实验室进行了动三轴实验。5. 5. 1模量比实验将土样切削成直径为3.8cm、高为8cm左右的圆柱状试件。在压力室内模拟试 件在

9、现场的受力状态，施加静围压和轴向力，进行排水固结。固结完成后，由小到 大分级施加1Hz的正弦波荷载，测定土样在各级荷载轴向应力P和轴向应变的 时间历程，由应力应变时程灰处应力应变滞回曲线。由滞回曲线B点的应力应变值 可求出试样的轴向模量E ,由E可求出土样在该载荷下的剪切模量：G=E/2 (1+ u )(5.3)式中Pb、b分别为滞回曲线B点所对应的应力应变值，u为泊松比，由土的 类别确定。对所求得各级荷载下不同幅值的模量，进行统计分析时，应力应变关系 用双曲函数表示：T = Y / (A+B Y )(5.4)式中t和丫分别为剪应变和剪应变幅值，A和B为回归常数，若令 t / y =G,则得

10、1/G二A+B Y以1/G为纵坐标，丫为横坐标，将实验结果标在该图中，近似用一条直线来 表示它们的关系，显然，当Y=0时，可得到系数A等于最大剪切模量的倒数，即 1/Gmax,因此，可得到对应不同应变模量与最大模量的比值和应变的关系：G/G max =1/(1+ Y B/A)(5.5)5. 5. 2阻尼比实验试样在载荷下的阻尼比D可用下式求得：D=(l/4n) (A W/W)(5.6)式中： W为一个循环消耗的能量，用应力应变回归曲线所围成的面积表示。W 为施加的最大应变能。阻尼比曲线方程由下式表示：D=a y(5. 7)式中a和b为回归常数，随土类而定。5. 5. 3实验结果通过动三轴试验，

11、测定了土样的剪切模量、阻尼比与剪应变的关系，结果如表5.4、 表5. 5和图5. 6所示。中国石油呼和浩特石化分公司500万吨/年炼油扩能改造工程场地地震安全性评价报告表5.4动三轴实验回归常数表（A、B模量比a、b阻尼比）土样编号孔号土类名称深度（m）ABR0ab1DZ2粉质粘土15. 8 16.01. 31X10-218.90. 996. 28X10-51.040.31020. 93-36. 86 X 10-32DZ2粉质粘土35. 5 35.71.53X10-215. 390. 995. 49X10-51. 090. 2980. 93-35. 58X10-3表5.5若干动剪应变下模量比与

12、阻尼比计算值1。釦0.0 j1ua-41、钻孔DZ2粉质粘土（ 158160 m）0.0编 号参数剪切应变-65X10-510_55X10-4-4 J-45X10_310-35X10-2101G/G max0. 99283810.98577810.93271830.87391960. 58093930.40938300.12175070.0648214D0. 02358590.02924370.04817850.05973560.09841390.12202060.20102670.24924892G/G max0. 99499560.99004110.95211340.90860350.66

13、535810.49852930.16585120.0904240D0. 02868920.03527170.05697960.07005290.11316690. 13913180.22476020.27632902、钻孔DZ2粉质粘土（ 355357 m）动剪切模量比与动剪应变关系曲线 阻尼比与动剪应变关系曲线图5.6动三轴实验结果5. 6场地土类型及建筑场地类别确定根据剪切波速测试结果，计算得到工程场地20m深土层的平均等效剪切波速为 234. 5m/s,属于250Vse140档；根据地震钻孔勘探结果，该工程场地的覆盖层厚 中国石油呼和浩特石化分公司500万吨/年炼油扩能改造工程场地地震安

14、全性评价报告度大于50m,属于50档。按照建筑抗震设计规范(GB500U-2001)，综合 以上两个条件判定，场地土类型为中软土，建筑场地类别为III类。5.7地震地质灾害评价5. 7. 1砂土液化评价该工程属重大工程，场地地震基本烈度为VIII度。根据地震钻孔勘探结果，场地的 粗砂层属于饱和砂土层，按照建筑抗震设计规范(GB50011-2001)，应进行砂 土液化判另U。以下分2步进行判别：一、初判 根据建筑抗震设计规范(GB50011-2001)，当符合下列条件之一时，饱和 的砂土或粉土，可初步判别为不液化或不考虑液化影响：1、地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时，7、8度时可判为不液化 土；2、粉土的粘粒(