场址最大可信地震动评估导则——随机有限断层法目 次目次 I前言 II引言 III1 范围 42 规范性引用文件 43 术语、定义、符号和缩略语 44 基本规定 65 工作内容 66 主要模型参数确定原则 77 设计地震动模拟方案 98 地震动模拟及统计分析 119 场址地震动参数综合评价 12附 录 A （资料性附录） 随机有限断层法 13附 录 B （资料性附录） 断层破裂尺度与震级之间的经验关系 15附 录 C （资料性附录） 凹凸体设置方法 16附 录 D （资料性附录） 品质因子估计方法 17参考文献 18III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构造影响时，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，其中最大可信地震是指目前已知或假定的地壳构造框架下，有理由相信的、已确定的断层或在地理上界定的地震构造区内发生的最大地震依据《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，特制定本标准场址最大可信地震动评估导则—随机有限断层法1 范围本标准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、步骤及技术要求本标准适用于受近场大震影响的水利水电重大工程场址确定最大可信地震动参数，其他建设工程场址可参考本标准2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件GB 17740 地震震级的规定GB 17741－2005 工程场地地震安全性评价 GB 18306－2015 中国地震动参数区划图 GB 51247-2018 水工建筑物抗震设计标准3 术语、定义、符号和缩略语3.1 术语和定义3.1.1 下列术语和定义适用于本文件随机有限断层法 stochastic finite fault method基于随机理论发展起来的、适合于近场大震的半经验半理论的地震动模拟方法3.1.2 凹凸体 asperity地震破裂面上滑动量明显高于其他部分的破裂范围3.1.3 应力降 stress drop地震前后断层面上应力的下降值3.1.4 破裂传播速度rupture speed破裂过程传播的波阵面,沿断层面在各个方向上传播速度的最大值183.1.5 脉冲面积百分比 pulsing area percentage表示一次地震发生时，活动子断层所占的比例3.1.6 品质因子 Q factor，quality factor描述介质非弹性吸收特性强弱的一个无量纲因子3.1.7 Kappa值表征傅里叶振幅谱高频衰减特性的参数。
3.1.8 断层上端埋深 depth to top of rupture断层面的上端距地面的距离3.1.9 地震动参数 ground motion parameters表征地震引起的地面运动的物理参数，包括地震加速度时程、峰值加速度、加速度反应谱、地震动持续时间等3.1.10 地震动峰值加速度 seismicpeak ground acceleration地震引起地面震动过程中，地表质点运动加速度的最大绝对值3.1.11 发震构造 seismogenic structure曾发生和可能发生破坏性地震的地质构造［GB 17741－2005，定义3.11］3.1.12 最大潜在地震 maximum potential earthquake未来可能发生的最大地震［GB 17741－2005，定义3.12］3.1.13 最大可信地震 maximum credible earthquake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［GB 51247－2018，定义2.1.5］3.1.14 震级上限 upper limit magnitude概率地震危险性分析中，地震统计区或潜在震源区内可能发生的地震的震级上限值。
［GB 17741－2005，定义3.17］3.1.15 地震矩 seismic moment断层位错等效的点源力矩，是标志地震大小的物理量3.2 符号和缩略语下列符号和缩略语适用于本文件： PGA——Peak Ground Acceleration，峰值加速度 Sa (T ) ——加速度反应谱Mw——Moment magnitude，矩震级σ——Stress drop，应力降 Q——Quality factor，品质因子4 基本规定4.1 场址最大可信地震动评估应在工程场址地震安全性评价的基础上进行4.2 震源模型宜采用“动拐角频率”模型随机有限断层法见附录 A5 工作内容确定场址最大可信地震动包括震源、路径及场地条件参数设置、地震动模拟方案设计、地震动模拟及统计分析、场址地震动参数综合评价其基本工作内容应包括：（1） 震源、路径及场地条件参数设置，包括表 1 所示的参数表 1 主要参数序号名称序号名称序号名称序号名称1断层位置5断层倾角9初始破裂位置13剪切波速2断层尺度6震级上限10破裂方向14应力降3断层走向7运动性质11破裂传播速度15品质因子4断层倾向8密度12子源错动方式16Kappa 值（2） 地震动模拟方案设计，包括设置参数的取值、不同取值权重系数的计算原则与方法。
3） 地震动模拟及统计分析包括 A.完成对全部方案的地震动模拟，获得全部方案的模拟结果，包括加速度时程、PGA 及 Sa (T ) ；B.计算 PGA 和 Sa (T ) 的统计值，包括最小值、50%分位数值、均值、 85%分位数值、95%分位数值及最大值4） 地震动参数综合评价，包括设置地震动参数综合评价原则，确定场址地震动参数6 主要模型参数确定原则6.1 影响场址的主要发震构造6.1.1 对场址有主要影响的发震构造，一般应在场址地震安全性评价的基础上确定，具体步骤如下：（1） 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 为控制目标确定对场址贡献最大的一个或多个潜在震源区；（2） 以潜在震源区的地震、地质条件为依据，并考虑其与发震构造或主干断裂位置的相关性,初步厘定对场址有影响的发震构造；（3） 采用随机有限断层法计算每条发震构造对场址产生的地震动参数，以 PGA 取值最大为原则，最终厘定对场址有影响的发震构造6.1.2 确定发震构造的位置，应遵循以下原则：（1） 当地表断裂可以作为独立发震构造时，直接采用地表断裂的位置作为发震构造的位置；（2） 当单一地表断裂不足以作为最大潜在地震的独立发震构造时，采用多条地表断裂组合模式作为其发震构造；（3） 对于认识不明确的断裂，可以考虑两个位置方案，即最可能的断层位置和对场址产生较大影响的可能位置。
6.2 发震断层几何参数（1） 断层破裂面长度和宽度可按照断层性质及震级，采用经验公式进行估计断层破裂面尺度与地震震级之间的经验关系可参考附录 B2） 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、小震精定位等手段来确定；倾角不明确的断层，可在合理的范围内设置多个取值6.3 最大可信地震震级宜按照发震构造所在潜在震源区的震级上限进行取值6.4 子源网格划分子源的长、宽可设定为 2~3km，可根据实际断层尺度进行调整6.5 子断层位错分布每个子断层的位错分布应考虑以凹凸体区域与背景区域的形式表现断层面上应力或滑动的不规则空间分布6.5.1 有震源反演结果的断裂，断层面上位错分布方式应作为一种位错分布模型6.5.2 对于子断层位错分布不明确的断裂，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6.6 初始破裂点位置6.6.1 有震源反演结果的断裂，断层面上初始破裂点位置应作为一种位置方案6.6.2 当断层面上初始破裂点不明确时，沿走向方向的位置，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 2 所示；沿下倾方向的坐标按照震中深度来设置。
a 左侧 b 中心 c 右侧图 2 初始破裂点布置6.7 断层上端埋深可取为 0-2km6.8 应力降6.8.1 有研究结果的区域，应力降应按照已有的研究结果取值6.8.2 没有研究结果的区域，平均应力降可在（30-40）bar 之间取值6.8.3 在应力降合理的取值范围内，应设置多个应力降取值，并采用不同的权重系数考虑应力降变化对模拟结果的影响6.9 破裂传播速度破裂传播速度可取为剪切波速的 0.8 倍6.10 地壳剪切波速剪切波速应根据场址所在区域的研究结果确定，可在 3.5km/s-3.8km/s 之间取值6.11 脉冲面积百分比脉冲百分比可取 50%6.12 传播路径衰减传播路径衰减包含几何衰减和介质非弹性衰减6.12.1 几何衰减可按照距离断层面的最近距离 R 的倒数1 R 确定6.12.2 介质非弹性衰减中品质因子（ Q 值）的取值益参考以下原则：（1） 有研究结果的区域， Q 值应按照已有的研究结果取值2） 没有研究结果的区域， Q 值可参考附录 D 取值3） 在进行近场地震动模拟时，可不考虑Q 值的变化对模拟结果的影响，采用单一取值的方案6.13 场地效应场地效应影响包含场地放大因子和高频滤波衰减影响。
6.13.1 场地放大因子取值可参考以下原则：（1） 有研究结果的区域，可采用研究区域已有的研究成果2） I0 场地，场地放大因子可取为 16.13.2 高频滤波衰减模型中 kappa 值的取值应遵循以下原则：（1） 有研究结果的区域，可采用研究区域已有的研究成果2） 没有研究结果的区域，基岩场址k。