Transcript 24、地震活动性评价(吕悦军杭州)

地震安全性评价中的
地震问题
吕悦军
中国地震局地壳应力研究所
地震活动性分析
地震危险性概率方法
地震危险性确定性方法
地震活动性分析
地震活动性的定义
地震空间、时间、强度分布规律。
地震活动性研究
关于地震空间、时间和强度分布规律研究。
区域地震活动性分析
近场区地震活动性分析
两者区别：目的不同
资料精度不同
工作深度不同
区域地震活动性
目的
为划分潜在震源区和确定地震活动性
参数提供依据。
内容
●资料的收集与分析整理，编制区域历史强震目录；
●编制地震震中分布图；
●分析地震活动时空特征和未来地震活动趋势；
●编制震源机制解分布图；
●历史地震对工程场地影响分析。
收集资料
首先确定范围, “区域范围”是多大？
国家标准GB17741－2005规定：“区域取对工程场地
地震安全性评价有影响的范围，不应小于工程场地
外围150km。”
特别要注意两点：
1、对工程场地地震安全性评价有影响的范围；
2、不应小于工程场地外围150km。
绝不能不加分析地只取150 km。
有几点要注意：
1、存在对工程场地有影响的远场大震；
2、弱震区;
3、地震活动的完整性。
如山东半岛北部的工程场地 ，应考虑郯城
81/2地震的危险性。
如北京的工程场地，向东应包括完整的唐山地震震群，有些报
告不加分析取150 km，就将7.1级余震甩在外面。
熟悉地震部门正式公布的地震目录和地震观
测报告
《中国地震目录》，李善邦，1960
《中国地震目录》，李善邦，1970
《中国地震目录(前1831 －1969)》，顾功叙，时振梁， 1983
《中国地震目录(1970－1979)》，顾功叙，时振梁， 1984
《中国地震简目(前780－1986)》，（三代区划图）
《中国历史强震目录(前23世纪－1911)》（四代区划图）
《中国近代强震目录(1912－1990)》
各个版本都有变化！一般使用地震部门正式公布的最新地震目
录。对地震安全性评价结果有明显影响的疑难地震必须慎重分
析。
如1730年9月30日北京西郊61/2级地震
在《中国历史强震目录》
中，却将震中定为40.0N，
116.2E，震中位于图所示
的的极震区之外。
目前在北京地区重大项目
安评工作中，根据上图，
参考南口高温反应堆安评
的调查工作，采用同图协
调一致的宏观震中参数
(40.03N，116.25E) 。
其他资料（尤其是1990年以后）：
《中国地震历史资料汇编》(谢毓寿、蔡美彪等，1983) 1 ～ 5 卷
《中国历史地震图集》 元、明、清 卷
地球物理所：中国地震年报，2004年以前
中国地震台网中心：中国数字地震台网观测报告，2004年后
各省地震局：各省的地震台网地震目录
中国地震局：中国地震年鉴，每年一期
各种期刊上的研究论文…………。
掌握历史地震资料收集、整理和分析的方法
资料收集的基本要求：
① 时间上的完整性，要求从区域有地震记载以来至
上年度12月底止。
② 资料的完整性，不能遗漏。注意不同版本目录。
③ 要收集区域内全部的等震线资料、破坏性文字记
载资料等。
掌握历史地震资料收集、整理和分析的方法
整理：
① 按时间先后顺序逐条整理。
② 整理的内容包括发震时间、震中位置、震中烈度
（震级大小）、破坏情况或等震线与文字记载资料、
地震有感范围等。
③ 对有疑问的地震应进一步分析。
掌握历史地震资料收集、整理和分析的方法
分析：
① 资料的可靠性分析。
主要针对资料来源，如正史或野史、地方志等，并比较
各种不同资料的差异，作出判断。
② 发震时间。
史料记载往往是某朝代某年某月某日等，要换成公元年；
对某些发震时间模糊的，要根据资料重新判定，特别是历史
上一些事件对定发震时间有帮助。
③ 震中位置。
要对各个地点的破坏情况进行判定，并评估地震烈度，将震
中位置置于破坏最重的地段。必要时须对等震线根据破坏记
载资料进行重新绘制，取极震区的几何中心为震中；对不能
勾绘等震线的，可将震中位置限定在某破坏最重的区域内。
对大地震，发震断层研究很重要。
掌握历史地震资料收集、整理和分析的方法
分析：
④ 震级大小（震中烈度）：
根据破坏情况定震中烈度→震级
根据有感范围大小定震中烈度→震级
根据发震断层参数定震中烈度→震级
⑤ 对场地的影响烈度：
a.等震线。
b.更重要的是场地附近的记载。
c.记载点的地形地貌、地基、建筑物情况。
编制破坏性地震目录：
区域范围内有历史文献记载的震级M≥4 3/4的破坏性地震事件
和区域地震台网资料中的震级M≥4.7的破坏性地震事件，以表
格的形式列出收集整理的区域破坏性地震目录，地震目录应
表 3－1 区域历史强震目录(Ms5.0)
包括发震时间、地点、震级、震中烈度、震源深度及定位精
发震时间
震
中
位
置
序
号
年
月
日
纬度/
经度/
参考地名
精
度
1
BC 231
--
--
39.8
114.2
河北平阴东南
2
294
9
--
40.5
116
3
949
5
9
38.5
4*
1057
3
30
5
1068
8
6
1076
7
1138
度等。
震源
深度
震
级
震中
烈度
4
6 1/2
Ⅷ
北京延庆东
3
6
Ⅷ
116
河北定州东
4
5 1/2
39.7
116.3
北京南
4
6 3/4
Ⅸ
20
38.5
116.5
河北河间
3
5 1/2
Ⅷ
12
--
39.9
116.4
北京
3
5
Ⅵ
8
22
39.3
115.5
河北易县
3
5 1/2
Ⅶ
注意每个地震事件的定位精度，不同版本地震目
录的精度表示方法略有不同，一般情况是：
1类：≤10公里
2类：≤25公里
3类：≤50公里
4类：≤100公里
5类：≥100公里
当目录内容较多，不适宜以表格的形式全部给出时，可以仅
列出较高震级的，如6.0级以上，但应给出相应的文字说明以
及一些描述性的统计表格或图件(如震级分布、深度分布)。
表 3－2 区域历史地震的震级频次统计表（288－2005 年 M  4 3 4 ）
震级档次
地震次数
4.7～4.9
27
5.0～5.9
6.0～6.9
34
11
7.0～7.9
0
8.0～8.9
1
1970年以后由区域地震台网测定的中小地震
（M<4.7）目录主要由各省、市、自治区地震局编
辑处理，依据全国区域地震台网编制的地震目录已
形成地震数据库。
熟悉区域性地震台网观测资料的收集与整理
方法
● 我国50年代，只能记录到大部分地区的M≥5级以上
地震。
● 我国70年代，全国M≥4级，大部分地区3级地震。
① 收集区域地震台网的观测历史、台站数、位置、仪器
型号及灵敏度的沿革历史，特别注意各地方小台网的数
据收集。
② 分析空间控制能力。
③ 得到可信震级域、时间域的地震空间分布图象及目录。
熟悉不同震级标度之间的关系
近震震级ML：地震波最大水平记录振幅确定。
面波震级Ms：利用周期20s的水平分量面波最大幅值
确定。
体波震级mb：用1s左右的P波地震动竖向分量确定。
矩震级Mw：用地震矩M0确定地震大小。
Ms=1.59 mb -4.0
Ms=1.13ML-1.08
编制区域地震震中分布图
分别编制破坏性地震震中分布图（Ms≥4.7）和区域
性地震台网记录的现代地震震中分布图(M<4.7)。
基本要求
●区域：半径≥150Km。比例尺： 1：100万～1：250万。
●标明场地位置，场地应在图中央或附近。
●注明资料起止年代。
●注明主要地震的震级和时间。
●区分浅源、中源和深源地震。
图3－3 区域内历史破坏性地震震中分布图(前231年 ～2006年12月)
图3－3 区域内历
史破坏性地震震中
分布图
(前646年 ～2006年
12月)
地震活动时空特征的分析
a) 不同时段各级地震的可靠性与相对完整性；
b) 地震的空间分布特征；
c) 震源深度分布特征；
d) 地震活动时间分布特征；
e) 未来地震活动水平。
不同时段各级地震的可靠性与相对完整性
目的：
为地震活动性研究提供“可信时域”和“可信震级
域”。
总体来说：
时间愈久远，记载愈笼统，缺失愈多。
震级愈大，可信时域愈长。
震级愈小，可信时域愈短。
历代中央和地方政府的记载，民间的记载，墓碑，
碑记，地方志 …
完整程度取决于当时的政治、军事、文化、经济
公元前 780 — 1500 年
西部少地震 ？
台湾无地震 ？
公元 1501 — 1900 年
东部地震多于西部 ？
1901年— 1950年
50年间，地震活动范围大
体上与目前的认识相当 ！
公元前780年 — 2000年
根据各历史时代的经济、政治地理情况
史料考证：主要是地方志记载情况与完整程。
统计分析（黄玮琼）
历史地震检验： M-T图
震级检验： ㏒N=a-bM.→b值检验
大体上，在华北地区：
M ≥6 地震 ， 明代开始 基本完整
M ≥5 地震， 1900年开始基本完整
区域性地震台网地震目录的完整程度和地震台的
分布和仪器的灵敏程度有关，首先分析地震台网
的监测能力，了解台网监测范围内不同时段、不
同震级地震资料的可信程度。
北京电信传输地震台网监测能力图
地震的空间分布特征
目的：寻找强震发生的可能地点和强度的信息，为划分潜在
震源区、确定地震活动空间分布函数等提供依据。
一般描述：从地震震中分布图上直观地描述地震的大小、丛
集、成带、稀疏程度等。通常描述时应阐明地震与构造是否
联系。
统计描述：
①活动度
1
Am 0( x, y) 
S T
②能流密度图
1
 ( x, y) 
S T
n
n
b ( mi m 0 )
10

i 1
11.81.5 mi
10

i 1
从张家口至乐亭
形成3个相对集中
的地震活动区(宣
化、怀来一带；
北京、三河、平
谷一带；唐山、
滦县一带)，呈北
西向排列。
地震集群性特征较强，呈
条带分布，破坏性地震密
集，发生过多次7级以上地
震，为华北地区近代以来
地震活动最为强烈的地带。
其中，1966年邢台7.2级地
震震中附近为研究区域内
地震最为活跃。
区域范围内展布的2条北东
向强震条带，与本区存在
的北东向活动断裂带密切
相关。
震源深度分布特征
震源深度对于地震危险性分析结果可能产生显著影响。
1970年以来积累了较为丰富的地震震源深度资料，利用这些
资料和适当的统计方法，可得到平均震源深度和优势深度分
布范围等结果。根据具体情况，可给出区域内震源深度空间
分布图。
表 2－2 区域地震震源深度分布
深度(km)
＜5
5～9
10～14
15～19
20～24
地震个数
146
2016
3212
1039
531
224
184
占总数百分比(%)
2.0
27.4
43.7
14.1
7.2
3.0
2.5
4000
3000
2000
1000
0
<5
5~9
10~14 15~19 20~24 25~29 ¡ Ý30
25～29 ≧30
地震活动时间分布特征
目的：寻找地震活动的趋势性特点，为评价未来地震活动
水平和确定地震活动性参数提供依据。
方法：在一定统计区内（地震带或地震区）进行，主要方法
有M－T图、应变释放曲线等定性的方法，还有周期图分析、
最大熵谱分析、极值分析等统计方法，实际工作中要依据具
体情况选定。

全国共有7个地震区、4个地震亚区、23个地震
带

地震活动性在空间上具有极大的差异：
华北地震区：地震强度大，重复期长
西部各地震区和台湾地震区：地震强度大，
重复期短

地震带与活动板块边界

中国地震活动的多样性
①震级-时间分布：M-T图→划分活跃期与平静期。
②应变释放曲线：
E  T图
㏒E=4.8+1.5M 又称
贝尼奥夫曲线。
该图上可分应变积累、“前兆”释放、大释放、剩
余释放四个阶段，为一个地震活动期 →划分地震
活动周期
③周期图分析和最大熵谱分析 →划分地震活动周期
M
Ä
ê
Ä
ê
未来地震活动水平
地震活动水平是起伏的：必需对未来地震活动水平
进行分析(100年) ：高、低 、还是平均
切忌: 不要有地震预报的口气, 以年或10年为尺度
编制震源机制解分布图
收集研究范围内所有的震源机制解结果资料，对一
些重要的地震事件若没有，则应补充。并列表表示。
地壳应力研究所《中国地应力数据库》 , 张城《中国
地震震源机制解》 等, 一些研究著作和刊物
表 3－7 单个地震震源机制解表
年
月
日
经度
纬度
震
级
Ms
66
03
22
115.08
37.50
6.7
208
86
-178
118
88
-4
73
4
163
1
271
86
66
03
22
115.10
37.50
7.2
26
73
-169
292
79
-18
248
20
340
4
82
69
67
03
27
116.50
38.50
6.3
13
82
-178
123
88
-8
78
7
168
4
289
82
68
01
07
115.05
37.58
4.7
46
61
2
315
88
151
4
19
266
21
132
61
69
07
18
119.40
38.20
7.4
123
83
-7
214
83
-173
78
10
348
0
258
88
发震时间
震中位置
节面Ⅰ
节面Ⅱ
Ｐ轴
Ｔ轴
Ｂ轴
AZ
Dip
Slip
Az
Dip
Slip
Az
Pl
Az
Pl
Az
Pl
分析

在每次地震发生的地点表明震源机制解结果，包
括压缩区、膨胀区、P、T轴出地点。

对研究范围的震源机制解应进行统计列表，并编
制P、T轴的空间分布范围图或P、T轴随方位变化
的玫瑰花图。

阐明研究区范围内构造应力场的特征及可能导致
的不同方向构造的运动性质。
历史地震对工程场地的影响
目的:
通过分析场地的地震烈度值，可以得到场地所遭受过
的最大地震烈度和各个烈度值的频繁程度，与概率计
算结果互相佐证。
熟悉影响场地地震烈度分布的因素
地震震级大小
地震的错动类型（长短轴）
场地条件（地形地貌）
介质影响
历史地震对工程场地的影响
收集:
(1) 对工程场地产生Ⅵ度以上烈度影响的大地震, 不
限于区域内。
(2) 采用最新版本地震目录中所给出的烈度。
(3) 广泛地收集地震烈度资料，对比分析。
分析：
a) 有等震线资料的地震，可直接查明历史地震对场地的实际影
响烈度；
b) 对于没有等震线资料，但能够得到场地及附近的地震破坏宏
观资料、或实际调查资料，可通过这些资料复核评定影响烈度；
c) 也可以通过本地区的地震烈度衰减关系估算场地影响烈度值。
给出影响工程场地的综合等震线图，建立场地影响烈度目录。
综合评价
掌握场地影响烈度的综合评价方法
由于影响烈度的因素较多，许多大地震的等震线形状都很不
规则，难以用“点圆”或“点椭圆”衰减模型来描述，所以，
不能简单地利用烈度衰减关系来估算场地影响烈度。
对Ⅵ度以上的烈度值，要查阅《中国地震历史资料汇编》、
《中国历史地震图集》、《中国历史强震目录》、《中国近
代地震目录》等资料的等震线图来核实场地影响烈度；
对于较大的烈度值，尤其是场地可能位于烈度异常区内的情
况时，应当根据场地及附近的宏观资料复核评定烈度。
对于某些近期发生的强破坏性地震，应根据对工程场地及附
近村镇的实际调查资料，复核评定场地影响烈度。
近场区地震活动性
目的: 评定近场区发震构造、厘定潜在震源区边界
和震级上限等提供依据。
工作深度和资料详细程度与精度应当比区域地震活动性分
析要求更高。
比例尺不同
对资料的要求不同
工作深度不同
对破坏性地震的参数有疑问时，应进行资料核查和现
场调查
这是极为重要的工作，特别是对I级工作。但也是很困难的工作。
1. 疑难地震 各版目录附录中的疑难地震
2. 有争议的地震 如1484年居庸关地震
3. 参数不定的地震 如1604年泉州海外7 ½级地震
4. 烈度异常的地震
广泛收集现有的资料和研究成果，进行校核、勘误、考证。
而后，根据需要进行破坏性地震现场调查，弥补现有文献资料
的不足。
时间考证: 要从年份、季节、特殊历史事件等多方面推正
地点考证: 要注意历史上行政区的沿革
破坏情况:
1948年5月23日地震考证与参数校定
《中国地震目录》顾功叙主编，1983年出版
微观震中： 37.2°N，121.8°
宏观震中： 37.7°N, 121.9°E
烟台：少数房屋坍塌。
威海：地裂缝很多，有的宽3厘米，长7米，涌水。屋瓦多数脱落。北竹岛破土墙
震倒。
牟平：林家店村有石砌围墙被震倒。龙泉区渠格庄等村，石围墙或土墙震倒。
文登：羊亭区下炉村破土墙倒塌一段，屋瓦震落，其它村亦有个别土墙倒塌。
青岛：亦有感。 精度为4类。
主要问题：宏观资料少；微观震中也不可靠
宏观震中与微观震中相差较大
1、历史记录图的复读及参数校定
南京水晶台
上海徐家汇台
聘请地震系统最知名的震相识别专家，复核
南京水晶台地震记录图
组织专家专程赴上海，复核上海徐家汇台
地震记录图
2 宏观调查
原有宏观资料：威海、烟台、牟平，青岛有感
此次重点在威海、烟台之间
详细调查了近二十个村庄，约百位老人。
灾害较重的地点：威海、烟台酒馆村
120°00′
39°
00′
121°00′
122°00′
"
123°00′
大连
1597.10.06
7.0
威海海中
)微观震中
)
1548.09.22
7.0
37.6°N
1969.07.18
7.4
38°
00′
121.8°E
"
"
"
)
)
)
长岛
蓬莱
原震中
（李善邦）
"
"
"
潍坊
平度
微观震中
"
威海
牟平
栖霞
)
"
昌邑
宏观震中
烟台
莱州
37°
00′
"
"
"
招远
"
"
)
)
龙口
)
"
)
)
"
文登
"
荣城
莱阳
"
莱西
"
海阳
乳山
)
1948.05.23
6
原微观震中
小震重新定位
对象：Ⅰ级工作
常规的地震目录存在误差, 可能给出错误的地震活动图像
如北京地震遥测台网的震中定位精度分类为：I类≤5公里、II类
≤10公里、III类≤20公里、IV类≥20公里。
掌握微震重新定位的方法
对于M≥3级地震应逐个核实。精度差的地震的改善途径：
a) 补充以往测定地震参数时未曾使用的地震仪器记录资料，特
别是要补充周边其他台网（站）的资料；
b) 对收集到的地震记录资料重新辨认震相；
c) 修正现有的定位速度模型和改进、使用多种定位程序。
最后，还应对定位的过程、结果进行详细分析，并作出比较
及精度判断。
某油田采油期间发生的小震活动重新定位后的图像变化
编制近场区地震震中分布图
应注意:
比例尺
区分历史地震和仪器记
录地震，对破坏性地震，
应标明发震时间和震级
中小地震震中分布的成
带性和成丛性与构造活
动的关系。
局部构造应力场分析
Ⅰ级工作，利用震源机制、小地震综合断层面解资料
掌握利用震源机制、小地震综合断层面解资料进行局
部构造应力场分析的方法。
将单个地震震源机制解结果标示于震中位置。
将小地震综合机制解结果标示于各个单元区内。
阐述各个单元区的震源机制解特征，包括节面（走
向、倾向、倾角）、P、T、N轴（方位、仰角）、
矛盾比，并列表表示。
根据构造应力场分析结果，阐明发震构造及其活动
性质，并为震级判断提供参考。
目的：有助于发震构造及其活动性质的判识。
地震危险性概率方法
先说明一下: 地震危险性分析中的概率
法是怎么回事？
如果确切知道：距场址R处，要发生震级为M的地震
工程场地
地震影响：烈度 I
距离 R
地震 M
加速度 a
I=I(M,R)
a=a(M, R)
烈度（加速度）衰减关系
如果只知道：距场址R处，可能 发生震级为M的地震
工程场地
地震 M
距离 R
地震影响：烈度 I
加速度 a
I=I(M,R)
a=a(M, R)
我们 只能说，由于距场址R处，可能发生震级为M的地震，
场址可能受到烈度为I（加速度为a）的影响 ！
可能性的大小 — 概率
工程场地
距离 R
地震影响：烈度 I
地震 M
地震发生概率
加速度 a
如果这个地震地震发生的概率为 P，则我
们说：场址受到地震影响的烈度为 I （或
加速度为 a ）的概率也是 P 。
P
如果 A ， B 两地都有发生地震的可能 ，则工
程场地受到地震影响（烈度， 加速度）将来自
两个地震：
地震 M2
距离 R2
距离 R1
发生概率 P2
地震 M1
发生概率 P1
I2或a2
I1或a1
工程场地
这个例子的结果是：
工程场地受到地震 M1的影响，地震影响为 I1（a1）
的概率为P1，地震M2的影响为 I2 （ a2）的概率为P2。
最简单的情况，M1=M2， R1 ＝ R2，而且 P1 ＝P 2
自然 ： I1 = I2 ＝I （ a1 = a2 = a）
那么 ，问：由于两个地震的影响，工程场址受到地
震影响为 I （ 或 a ）的概率是多少 ？
如何确定发生一次震级为 M 的地震的概率？
一、确定发生 k 次地震的概率
泊松分布 ：
λk
P(k)= ———— e -λ
k!
二、确定一次震级为 M 的概率
Log N
k = 0, 1, 2, ………
必须知道一群地震的震级分布
指数分布：
log N = a - b M
M
震级指数分布和地震事件服从泊松分布是概率
法的两个基本假定！
存在的问题：
泊松分布的假定与对地震成因的物理考虑有
矛盾
所以 ，目前在地震危险性概率分析工作中，
假定分段泊松分布
上述过程就是地震危险性分析概率方法的基本理论框
架，是Cornell于1968年最先提出的(Cornell C.A. 1968)。
首先介绍一下美国为代表的概率性方法(PSHA)
基本假定





地震发生在潜在震源区内，地震在潜在震源区内
均匀分布
潜在震源区内地震发生次数符合泊松分布，且年
平均发生率为常数
潜在震源区内大小地震的比例关系用b值来表示，
遵从截断的指数分布
地震动参数或地震烈度的衰减关系为震级、震中
距（震源距、断层距）的函数
地震的发生服从独立同分布的假定
基本步骤

确定潜在震源区及震级上限

确定潜在震源区地震年平均发
生率及其b值

确定烈度或地震动衰减关系

根据概率计算程序，计算场点
的地震烈度或地震动参数的超
越概率曲线
基本评价
1. 地震活动的空间不均匀性考虑不够
2. 没有反应地震时间的非平稳过程
3. 低估了高震级的危险性
我国地震危险性概率方法(CPSHA )
增加了地震带划分这一重要环节,反映地震活
动在时间、空间不均匀分布的特点
划分地震带
地震带内划分
潜在震源区

场地
潜在震源区
我国地震危险性概率分析的技术步骤


划分地震带并确定地震活动性参数
划分潜在震源区、确定震级上限、确定
地震空间分布函数

确定地震烈度或地震参数衰减关系

地震危险性概率计算（专用程序）
划分地震带并确定地震活动性参数
新构造、现代构造运动性质、强度一致性
较好或类似的地方
地震活动性相一致或相关性较好的地带
地球物理场、震源应力场和地壳结构相类
似的地带。
地震带是统计地震活动性参数的基本单元，地震
活动规律的相似性是非常重要的。
地震活动趋势分析



实际资料表明，我国的地震活动具有时间不平
稳特征。某些时段地震频发，而有些时段地震
发生比较少。
假定地震带上服从分段的泊松过程，未来考虑
的事件段内的地震活动水平，决定了地震年平
均发生率的选取。
地震活动水平的趋势分析是非常重要的。
M
t
地震带震级上限Muz

地震带震级上限指是指地震带内震级—频度关
系中累积频度趋于零的上限震级值 。

震级上限不具有时间含义，不是所谓地震危险
区的最大地震
确定震级上限的基本依据

历史地震判断，如果历史地震资料足够长，确
认该带经历了几个活动周期，可以按该带的最
大历史地震确定。

构造类比，在同一地震构造区内，按已知大地
震的构造背景进行构造类比。
A
M uz
1
1 10
 M T  lg(
)
 A bM T
D 1 10
其中，M T 为T 年发生一次的地震震级，
A  lg( T ) ， 0 为地震年平均发生率。
0
A
1 10
(
)1
 A bM T
1 10
上述结果表明，地震带震级上限必定大于带上已经发
生的最大地震的震级。笼统地以地震的最大地震作为
震级上限是偏于不安全的。
震级下限
M0

震级下限是对工程场点可能有影响的最小震级。

震级下限的取定，以其影响烈度不低于Ⅴ度为
宜（考虑到不确定性校正的影响）。
一般取4.0 但有特殊情况
小地震引起破坏的例子

1964年1月8日河北深县王家井附近的3.5级
地震，震中烈度达到Ⅵ度；

1976年内蒙古凉城4.1级地震，震中烈度也达
到了Ⅵ度。
b值的确定

计算起始震级和震级间隔的影响

资料完整性影响（两端掉头, 确定可信时段和
震级段）

删除前震和余震

历史地震资料和现代地震资料的统一使用的问
题
方法：
①直接求b值：地震资料完整时。
②利用历史地震和近期小震联合求b值：历史地震
资料较短、频度小，但小震资料丰富。
③直接引用大区的b值。
要求：
①能反映地震带的未来地震活动趋势。
②地震样本能反映地震带内可能的地震发生状况。
年平均发生率确定
年平均发生率：是指地震带内大于等于某一特定震级（通常为4.0）地
震的年发生次数。
影响因素： ①b值
②统计时段（应与b值统计时段一致）
统计时段：
①各震级地震资料完整。
②有一定的时间长度。
③应能代表未来百年内地震活动水平。
a.如处于高水平活动阶段，取高水平活动段资料统计。
b.如处于低水平活动阶段，取长时间（高、低）统计。
c.如处于高、低之间活动阶段，取长时间平均水平，加适当修正。
要求：
应分析高震级发生率理论值与实际统计值，如低，则应调整。
华北平原地震带，公元1000年前的
N
地震漏记现象严重；公元1000年以
后，地震记载逐渐增多，1480年至
100
今的地震记载才相对较全。考虑到
资料本身的不均匀性，各时段的可
信震级域。1480年至今的6.5至8.0级
10
地震较全；1800年至今的5.0至6.4级
地震较全。于是按这两个震级域的
地震资料，统计得到地震带的b值为
0.696、a为5.636。
M
1
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
1976年唐山地震后，大释放阶段已基本过去。今后百年
内面临的主要剩余释放和应变能积累阶段。地震活动的
总水平将会低于平均值。1480年以来，华北平原地震带
地震活动经历了两个高潮期和两个高潮期前的应变能积
累阶段，一个剩余释放阶段。选取这样一个时间段内的
平均值是偏于安全的。由前面所得a值和b值推可得该带
4级以上地震年平均发生率定为1.362。
地震带本底地震
本底地震：是指地震带内已划定的潜在震源区外
的地震。通常是发震造不清楚的地震，表示在地
震带内随机发生。
震级：本地震带的潜源最低震级上限减去0.5级。
年平均发生率：指潜源外的地震年平均发生率。
★注意：在低地震活动水平区，本底地震影响较大。
震源深度
震源深度的选取应考虑到工程场地附近地震的震源
深度。
取统计上的平均值。
对于有些地区，震源深度变化5km，地震
动峰值变化25%。
潜在震源区划分及地震活动性参数的确定

潜在震源区定义

潜在震源区划分的原则方法

潜在震源区的参数

潜在震源区划分的不确定性
潜在震源区定义
具有相同震级上限，地震活动性相对均
匀分布的区域。
潜在震源区划分的原则

历史地震分析

构造类比和古地震分析
潜在震源区划分标志（8.0,8.5)

切割地壳的大型边界断裂的特殊部位

多次发生7.5级以上地震的构造部位

大型新构造活动交汇部位
唐山
东大滩
临汾
潜在震源区构造标志（7.0,7.5）




大型隆起和凹陷边界断裂带
大型块体的边界带内深断陷的边缘活动断陷盆
地
大型凹陷带内，全新世有明显活动的大断裂带
上
6级以上地震的网络条带的节点上
潜在震源区构造标志（6.0,6.5）



晚第三纪至第四纪有活动的断裂的弯曲部位、
端部、多组断裂交叉部位
晚第三纪至第四纪活动盆地内部、边缘、凹陷
中心
小震活动网络节点
潜在震源区的参数
震级上限 MU
方向性函数：f I ( θ）
空间分布函数 ： f
I, Mj
震级上限 MU
其震级上限可以看作分段的震级积分上限，它小于等于地震
带的震级上限值，同样是潜在震源区内发生概率趋于零的最
大震级值。
通常取为5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0和8.5级。
主要依据有两条：
(1)最大历史地震
(2) 构造类比外推
方向性函数：f I ( θ）
与相应潜在震源区的构造走向有关，其方向性
函数可表示为：
f(θ)=cδ(θ1)+dδ(θ2)
一般考虑三种类型
空间分布函数 ： f
I, Mj
把地震带各震级档地震年平均发生率分配给地震带内各潜在
震源区
分配原则：
“应按各潜在震源区资料依据的充分程度和相应各震级档地震
发生的可能性大小确定空间分布权系数。”
考虑多种因素：
—历史地震频度和强度
—构造活动
—等等
对每个因素，每个震级挡，对地震带内各潜在震源区评分
每个潜在震源区，各个震级挡，求所有因素得分总和（必
要时各因素加权），归一，即得该潜在震源区在该震级挡的空
间分布函数值。
在每个地震带内，对每个震级挡，一般分4.0～5.5级、
5.6～6.0级、6.1～6.5级、6.6～7.0级、7.1～7.5级、
7.5以上六个震级档。针对各震级档，考虑必要的因
素，给各潜在震源区空间分布函数（权重）。
如4.0～5.5级、5.6～6.0级档，主要采用面积等权分 。
潜源
面积
fi,mj
1
S1
S1/∑Si
2
S2
S2/∑Si
…
…
…
n
Sn
Sn/∑Si
∑ Si
1
如6.1～6.5级档，主要采用面积、构造规模2个因素。
潜源
面积
f1i
构造规模
f2i
f1i＋ f2i
fi,mj
1
S1
S1/∑Si
5
5/∑
Q1
Q1/∑Q
2
S2
S2/∑Si
4
4/∑
Q2
Q2/∑Q
…
…
…
…
…
…
…
n
Sn
Sn/∑Si
1
1/∑
Qn
Qn/∑Q
∑ Si
1
∑
1
∑Q
1
其他高震级档，可考虑更多的因素，算法类推。
序
号
潜在震
源区
Mu
1
延庆
2
fi,mj
4.0～5.5
5.6～6.0
6.1～6.5
6.6～7.0
7.1～7.5
>7.5
7.0
0.0167
0.0167
0.0297
0.0503
0.0000
0.0000
矾山
7.5
0.0115
0.0115
0.0234
0.0543
0.0309
0.0000
3
怀柔
7.0
0.0153
0.0153
0.0240
0.0300
0.0000
0.0000
4
昌平
7.5
0.0254
0.0254
0.0453
0.0534
0.2080
0.0000
5
白羊城
6.5
0.0249
0.0249
0.0305
0.0000
0.0000
0.0000
6
北京
7.0
0.0282
0.0282
0.0345
0.0585
0.0000
0.0000
7
大兴
6.0
0.0118
0.0118
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
8
琢县
6.5
0.0060
0.0060
0.0315
0.0000
0.0000
0.0000
9
顺义东
6.5
0.0036
0.0036
0.0120
0.0000
0.0000
0.0000
10
夏垫
8.0
0.0053
0.0053
0.0183
0.0408
0.0960
0.1008
11
马驹桥
6.0
0.0083
0.0083
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
12
唐山
8.0
0.0282
0.0282
0.0350
0.0586
0.1690
0.1240
确定地震烈度或地震参数衰减关系
I  f ( m, r )
m

r
地震烈度衰减关系

给定场点地震破坏程度等级描述

地震烈度与地震大小成正比

地震波几何扩散导致烈度衰减具有下述形式：
log(r  r0 )
c
烈度衰减的形式


圆
点椭圆
I  c1  c2m  c3 log(r  r0 )
I a  ca1  ca2m  ca3 log(ra  ra0 )
I b  cb1  cb 2m  cb3 log(rb  rb 0 )
rb
ra
根据历史地震等震线资料，采用最小二乘拟和
方法确定衰减关系中的各个系数。
1976Äêº Ó ±±Ì Æɽ7. 8¼¶µØ Õ ð
6
7
7
6
8
9
11 109
1011
8
ÁÒ¶ È I
ÁÒ¶ È I
12
12
11
11
10
10
9
9
8
8
7
7
6
6
M=8
5
M=7
4
5
M=8
4
M=7
M=6
3
M=6
3
M=5
2
M=5
2
R/km
1
1
10
4.8~4.9
5.0~5.9
100
6.0~6.9
1000
7.0~7.9
R/km
1
1
10
4.8~4.9
5.0~5.9
100
6.0~6.9
1000
7.0~7.9
ÁÒ¶ È I
12
11
10
9
8
7
6
M=8
5
M=7
4
M=6
3
M=5
2
R/km
1
1
10
100
1000
地震动参数衰减关系
地震动参数
 衰减关系的一般形式
 衰减关系的拟和
 缺少地震动资料地区地震动衰减关系确定方法

地震动参数
地震地面运动加速度
地震地面运动速度
地震地面运动位移
地震地面运动反应谱
地震动衰减关系的形式
loga  c1  c2m  c3m  c4 log(c5e
2
与地震大小关系
大震饱和
c6m
地震几何扩散
r )
地震动衰减关系的拟和
样本的选取
合理性
不确定性及其描述
缺少强震记录地区地震动衰减关系的确定


烈度转化法
借用法
中国地震局地球物理研究所俞言祥研究员在“十五”期间对
中国各分区的地震动参数衰减关系进行了详细研究, 目前安
评工作中广泛使用
地震危险性分析计算
已有标准程序
计算的输入参数：
工程场点坐标、各个地震带的b值、震级上限、
各潜在震源区的最大震级和空间分布函数、年
平均发生率、地震动衰减关系
掌握地震危险性概率分析的原理和计算方法

首先确定地震带，以此作为考虑地震活动时间非均匀性、确定
未来百年地震活动水平和地震危险性空间相对分布概率的基本
单元。地震带的地震时间过程符合分段的泊松过程。令地震带
震级上限为Muz，下限为Mo，t年内Mo-Muz间地震年平均发生
率为υ，则t年内地震带内发生n次地震的概率：
(vt ) n vt
P n ) 
e
n!
同时，地震带内地震活动性遵从修定的震级频度关系，相应的震
级概率密度函数为：
f m ) 
 exp  (m  m0)
1  exp  (muz  m0)
β=b*ln10。实际工作中将震级m分为Nm档，mj档表示震级
范围为mj±0.5△m 。则地震带内发生mj档地震的概率：
Pm j ) 
1
 f mj )  sh( m)

2
2


在地震带内划分潜源，并以潜源的空间分布函数fi，mj来反映各
震级档地震在各潜源上分布的空间不均匀性，潜源内地震活动
性一致。假定地震带内划分出Ns个潜源（s1、s2、s3……sNs）
根据分段泊松分布模型和全概率公式，地震带内发生的地震，
影响到场点地震动参数值A超越给定值a的年超越概率为：
 2v Nm
Pk A  a )  1  exp * 
  j 1

fi, mj
1
P( A  A / E ) * f ( ) *
* sh( m)dxdyd 


A( si )
2
i 1

Ns
式中，A（Si）为地震带内第i个潜源面积，P（A≥a/E）为地震
带内第i个潜源发生某一特定地震事件（震中（x,y），震级
mj±0.5△m，破裂方向确定）时场点地震动超越a的概率，f（θ）
为破裂方向的概率密度函数
 假定有Nz个地震带对场点有影响，则Nz个地震带的影响为：
NZ
P A  a )  1   (1  Pk( A  a))
K 1
单一地震带影响时超越概率计算公式
（依据全概率定理）

P( A  a)  1 e
Ns
i
Nm
| )dxdy )dm
 Si  f i ,j  (  f ( m )P ( A aE
i 1
j 1

两个地震带
p1
独立
p2

p  1 (1 p1 )(1 p2 )
p1  p2
Nk个地震带

Nk
p  1 (1 pk )
k 1
…………
…
基于潜在震源区参数的场点超越概率计算公式为
2 k
P( A  a )  1  Exp(   
 P( A  a m j , r( x , y )ki )  f ki,mj 
j 1 k 1 i 1 ( x , y ) ki Aki
N m N z N ks
Exp[   k ( m j  m0 )]
1  Exp[   k (muk  m0 )]
 Sh( 12  k m)dxdy)
不确定校正


地震动参数和烈度衰减关系不确定性校正

地震活动性参数的敏感性分析
对地震安全性要求较高的重大工程，应充分考虑不确定性
的影响；

衰减关系已经考虑了不确定性，故不再考虑对结果影响；

其它参数的影响可根据结果对参数变化的敏感性分析来对
结果作适当调整；

Ⅰ级工作用“逻辑树”处理。
地震危险性分析结果的表述

潜在震源区对场点贡献表述

概率曲线和设防水准表述
表4—3
潜源编号
1
地震危险性分析结果(基岩水平加速度峰值年超越概率)
10
50
100
150
200
300
400
500
600
辽河一号特大桥
20
0.0227 0.0163 0.0009 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
21
0.0242 0.0137 0.0006 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
18
0.0169 0.0030 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
19
0.0600 0.0030 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
22
0.0261 0.0017 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
25
0.0071 0.0009 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
超越概率
0.6357 0.0459 0.0028 0.0005 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
预定水平
0.04
0.0179
0.01
0.005
0.0021
0.001
0.0006 0.0004 0.0003 0.0002
相应加速度
12.0
21.8
31.0
44.0
64.0
84.8
100.8
113.7
123.8
139.6
地震危险性确定性方法
针对I级工作的
历史地震法
取厂址周围所有历史地震，利用地震动
衰减关系计算对厂址的影响，取其最大者。
地震构造法
划分构造区…………(地震构造部分)
历史地震法
1. 选择合适的衰减关系，进行计算
2. 通过调查，获得历史地震对场地的影响烈度，
转换成地震加速度峰值。
取最大者作为历史地震法的结果。
地震构造法
构造区
发震构造
场址
发震构造
发震构造
构
造
区
构造区
M
与已知发震构造相关的最大潜在地震
M
最大弥散地震
置于其可能发生范围内距场址最近处
M
选用合适的衰减关系，并考虑不确定性，分别
计算每一潜在地震、弥散地震的地震动。
取最大者作为地震构造法的结果。
应取地震构造法和历史地震法结果中较
大者作为地震危险性确定性分析的结果
Ⅰ级工作的基岩地震动参数应按确定性
方法和概率方法得到的结果确定
重点问题
一、地震资料的完整性分析问题
地震资料的不完备
地震资料统计对完整性的要求
二、地震活动性参数 b 值：
含义：地震的震级分布
注意：统计范围——地震带
资料必须完整
三、地震活动水平：用地震年平均发生率ν4 来表示
地震活动水平的起伏
地震活动趋势分析
四、地震危险性概率分析方法的基本假设
——泊松分布
——地震震级的指数分布
五、地震空间分布函数
——含义是：给出地震带内，各潜在震源区发生某一震
级间隔地震的可能性的相对大小
——在一个地震带内，各潜在震源区在一个震级间隔的
空间分布函数值之和，必定为 1。（归一）
谢 谢 ！