美国API RP2A-WSD规范对我国海洋石油平台抗震设防的启示

我国尚未制定海洋石油平台的抗震设计规范,目前世界海洋油气行业的抗震标准主要执行的是美国RP2A—WSD规范,该规范是基于是美国近海岸地震危险性区划结果而制定．本文介绍了RP2A-WSD规范及美国近海岸地震区划研究结果,论述了我国渤海海域地震活动性特性与地震动参数的研究内容,渤海海域是我国海洋石油开发的主要场所,且地震活动性较高,与美国南加利福尼亚近海岸具有可比性,然后对两者进行对比分析,并依据两者之间的对比结果,以及海洋石油平台的重要性和使用特征,对我国海洋石油平台的抗震设防标准和设防水准提出建议。     

渤海某油田设计地震动参数及抗震设防标准研究

渤海某油田为中国和美国合作开发,其平台结构按美国石油协会API RP2A规范进行抗震设计,该规范与我国的有关技术规范GB17503-1998存在一定的差别。本文依据油田及邻区的地震构造、地震活动特征的研究结果,以及场地的钻探资料、土动力参数测试结果,按美国和我国技术规范的要求,确定不同抗震标准下的设计地震动参数。详细分析了海底场地土特征及其对设计地震动参数的影响,比较了不同抗震标准下的地震动参数,并进行可行性论证。该研究成果已用于实际的工程设计中。     

探讨渤海及周边地区海洋平台抗震设防水准

介绍了美国API规范的内容,并将南加利福尼亚和中国渤海海域地震活动特征与地震危险性进行对比. 对比结果表明,无论在地震活动的频度与强度还是地震危险性分析结果上,渤海都比南加州弱. API规范指出,对于南加利福尼亚地区的永久性建筑, 强度设计水准取重现期200 a,变形设计水准取几百至几千年. 我国相关规范规定的海洋平台强度设计和变形设计水准分别取500 a和10 000 a,过于保守. 同时,与其它建构筑物的抗震水平相比较,甲类建筑变形设计水准取设计基准期100 a内超越概率2%~3%,乙、丙类取50 a内2%~3%,考虑海洋平台易于引起严重的次生灾害,变形设计水准取设计基准期30 a内1%（相当于重现期3 000 a）应是安全的. 基于上述对比分析, 同时考虑到经济承受能力以及与现行标准的连贯性, 建议我国海洋石油平台的强度设计水准和变形设计水准分别取200 a和3 000 a.     

A preliminary study on seismic design criteria of offshore platforms in Bohai Sea of China

This paper analyzes the seismicity in Bohai Sea,introducing a shape factor K to characterize the seismic risk distribution in sub-regions of the sea. Based on the seismic design ground motions for 46 platforms located in the Bohai Sea,a statistical analysis was performed for different peak ground acceleration (PGA) ratios at two different probability levels. In accordance with the two-stage design method,a scheme of two seismic design levels is proposed,and two seismic design objectives are established respectively for the strength level earthquake and the ductility level earthquake. By analogy with and comparison to the Chinese seismic design code for buildings,it is proposed that the probability level for the strength level earthquake and ductility level earthquake have a return period of 200 and 1000 - 2500 years,respectively. The validity of these proposed values is discussed. Finally,the PGAs corresponding to these two probability levels are calculated for different sub-regions of the Bohai Sea.     

渤海海域海洋平台抗震设防标准研究

This paper analyzes the seismicity and seismic risk distribution in the Bohai Sea. Based on the seismic design parameters of 46 platforms in the Bohai Sea, a statistic analysis is made on the ratios of the peak accelerations for different probability levels. In accordance with the two-stage design method, a scheme of two design seismic levels is proposed, and two fortification goals are established respectively for strength level earthquakes and ductility level earthquakes. Through analogy and comparison to the Chinese seismic code for buildings, it is proposed that the probability level for the strength and ductility level earthquakes takes return periods of 200a and 1000～2500a respectively, and we further expounded on its rationality. Finally, the fortification parameters in the sub-regions of Bohai Sea area are given in the light of seismic risk zonation and ground motion division. This article is a summary of experiences from many years of offshore platform seismic fortification work, and an exploratory study on the seismic fortification standards of offshore platforms in China, which may provide some references for the establishment of the standard.     

渤海海洋石油平台设定地震反应谱的确定

以渤海海域内已兴建的BZ28-2石油平台为研究对象,综合确定性和概率地震危险性分析方法的优点,通过对渤海海域内地震活动时空分布特征、地震地质背景、发震断裂及其活动性、平台遭受破坏性地震震级与距离的可能组合、设定地震的实际发生概率等几个方面的研究,综合确定了平台不同超越慨率对应的设定地震参数,并基于以上研究结果,给出了B...     

渤海海域海洋平台抗震设防标准研究

本文首先基于渤海海域的地震环境及地震危险性特征,根据46个海洋平台的设计地震动参数,分析了不同设防水准的设计地震动参数之间的关系;然后,采用与其他工程类比的方法,确定了海洋平台抗震设防的两级目标;通过与国内其他规范的类比,确定了海洋平台强度设计地震的概率水准取重现期200年,变形设计地震的概率水准取重现期1000—2500年,并深入分析论证了其合理性;最后,根据渤海地区的地震危险性分区和地震动参数区划给出了相应的设防参数。本文是对渤海地区多年来海洋平台抗震设防经验的总结,是对我国海洋平台抗震设防标准的探索性研究。     

不同抗震标准下的海洋石油平台设计地震动参数研究

在海洋石油平台抗震标准方面,中国与美国规范之间存在一定的差异。本文首先介绍了两国抗震规范中的相关内容。以渤海某油田为例,根据渤海及邻区的地震构造、地震活动环境及地震动衰减关系,利用概率方法进行地震危险性分析;采用一维等效线性化方法,根据场地土动力性能试验资料,确定不同抗震标准下的设计地震动参数。最后分析不同抗震标准下的地震动参数关系,以及对工程设计的影响。结合我国渤海与美国南加利福尼亚地区的地震活动性对比分析,对我国海洋石油平台的设防地震水准提出建议。     

我国海洋平台抗震标准若干问题探讨

我国尚未制定海洋平台的抗震标准.本文首先介绍了美国RP2A-WSD规范的内容,并与我国相关规范进行对比分析,认为我国目前采用的海洋平台强度设计和变形设计水准过于保守.从海洋平台的结构特征出发,探讨了海洋平台的工程地震问题.在此基础上,根据我国海域地震活动特征、海洋平台的设计基准期和设防目标等因素,参照相关行业工程抗震设防标准的经验,提出我国海洋平台用于强度设计的正常使用极限地震重现期取200年、用于延性设计的变形极限地震重现期取1000年.最后通过一个工程实例,分析了海底泥面对设计地震动参数的影响,以及不同抗震标准下设计地震动参数的差别,认为本文提出的平台抗震设防水准是安全合理的,同时又兼顾到我国经济承受能力以及与现行标准的连贯性.     

渤海盆地地震周期模式和地震危险性分析

根据历史地震资料,分析了渤海中部与胶辽海峡的地震周期模式。结果表明,时间可预测模式比滑动可预测模式更接近胶辽海峡历史地震的时间序列特征。按时间可预测模型外推,胶辽海峡下次强震可能发生在２１世纪初期,渤中地区历史地震序列特征复杂,一些关键地硅的震级修订造成预测模型改变,使渤中地区地震发生时间的不确定性增大,不利于渤海盆地地震的长期预测。影响长期预测准确性的主要因素是历史地震震级的可靠性、准确性、直接     

Historical earthquakes and a tsunami in Bohai Sea

Quantitative analysis on seismicity showed that there are several seismic dense zones in Bohai Sea. These seismic dense zones of modern small earthquakes behave prominent NE orientation, although a seismic dense zone with NW direction exists actually. Taking 39°N as a boundary, seismicity in the south is different from that in north of Bohai Sea. Almost all strong earthquakes and seismic dense zones are concentrated in the southern part. Based on archives and seismic dense characteristics, we amended the epicenter of strong earthquakes in 1548 and discussed about magnitude of the earthquake in 1888. Possibility of the event in 173 as a tsunami was discussed. The event in 1597 was doubted as a strong earthquake in Bohai Sea.     

渤海湾西北缘及其邻近地区地壳结构与构造特征

对塘沽—玉田地震测深剖面资料进行二维处理、计算和综合解释研究,获得了渤海湾西北缘及其邻近地区二维地壳速度结构和构造的基本特征、断层的空间展布特征,得知深浅部地质构造环境剖面具有层状结构特征,地壳厚度由南向北逐渐加厚,不同区域的地壳速度结构在纵向和横向上均具有明显的非均匀性.在渤海湾附近塘沽至宁河之间M界面有一斜坡带,地壳深度由塘沽的28 km向北至宁河附近逐渐加深至31 km.     

环渤海地区Pn波速度结构与各向异性

环渤海地区位于华北克拉通的中东部,是岩石圈破坏和减薄的主要地区,同时也是我国大陆东部强震的多发区和油气田产区,一直是国内外学者研究的重点区域.本研究利用环渤海地区1980—2015年期间中国地震台网高质量Pn波到时数据,反演得到环渤海地区Pn波速度结构及各向异性.结果显示,环渤海地区上地幔顶部的Pn波速度结构存在明显的横向不均匀性,且与区域地质构造有一定相关性.在地形隆起区,如太行山隆起、燕山隆起、鲁西隆起、胶辽隆起及苏鲁褶皱带地区,呈现为低波速异常,说明这些隆起区下方的上地幔存在热物质上涌,而凹陷地区,如华北盆地、南黄海北部盆地和南黄海南部盆地,则表现为高波速异常,说明这些凹陷地区上地幔顶部岩石圈强度较大.地壳内强震主要发生于低波速异常区和高低波速异常过渡带上,说明华北地区地壳强震的发生有可能受到上地幔深部构造的影响.太行山造山带地区Pn波各向异性快波方向为近NNE向,苏鲁褶皱带区域的Pn波各向异性快波方向为近NE向,与断裂带的走向基本一致,表明在地壳形变剧烈的地区,可能受上地幔顶部的深部动力学影响较大.华北盆地的北部和南部各向异性方向存在差异,可能与岩石圈的厚度及热状态的不均匀性有关.     

渤海周围地震构造带的前兆异常分布与震情趋势估计的研究

借鉴已有研究成果,进一步对渤海周围地区地震构造带的分布、区域构造背景及其活动性做了分析,在此基础上,对张北6. 2级地震前至目前,华北北部前兆异常的总体数量及其沿地震构造带分布的变化,以及该区主要地震构造带的地震危险趋势进行了分析研究。     

渤海海域粉质粘土动力学参数的统计分析

本文整理了26个渤海海域场地土动力学测试报告,并按埋深分段统计了0至115m深度范围内粉质粘土的动力学参数,即动剪切模量比和阻尼比。然后,将本文统计值与袁晓铭推荐值和施春花统计过的北京地区粉质粘土的动力学参数值进行了比较,发现海域场地土与陆地场地土的动力学参数值存在较大差异。之后,选择渤海海域的两个场地,建立了相应的土动力学模型,分别选取实测值、本文统计值、施春花统计值进行场地地震反应分析,发现本文统计值与实测值的结果符合的较好。在渤海海域场地地震反应分析工作中,某些粉质粘土层难以获得动力学参数时,可以参考本文的统计值。     

TLD对海洋平台地震反应控制的简化计算方法

调频液体阻尼器（Tune Liquid Damper，简称TLD）对地面结构位移反应与加速度反应的较好控制作用已得到理论与试验的验证。本文在此基础上研究了TLD对海洋平台动力反应控制的简化计算方法。计算中，TLD中液体的控制力采用较精确的数值计算法和简化计算法两种方法，通过对海洋平台地震反应计算的结果表明，该简化计算方法具有很高的精度，其结果对海洋平台的抗震设计具有借鉴作用。     

基于盆地效应的抗震设防研究之若干进展

沉积盆地能够加重震害,在抗震设防中需要定量考虑盆地效应。本文叙述了盆地效应的主要表现形式以及对震害的影响;详细介绍了盆地效应的研究方法以及取得的研究成果,同时也指出了各个方法的优缺点;讨论了抗震设防中对盆地效应考虑的必要性;着重回顾和总结了当前在抗震设防中考虑盆地效应的两种方法:（1）在场地地震动预测模型中加入盆地基底埋深项。（2）求取盆地模型相对一维层状模型的附加放大因子,提出针对当前抗震设防规范中地震动参数的校正系数。最后指出开展盆地抗震设防研究面临的问题及工作展望。     

抗震设防烈度的决策分析方法研究

研究了抗震设防烈度的决策分析方法，提出了“最优经济设防烈度”和“最优安全设防烈度”的两种决策分析模型，并引出了社会可接受死亡率的概念。通过算例分析可以发现，社会可接受死亡率的不同等级对最优设防烈度的确定具有决定作用，确定最优设防标准仅考虑经济效益是十分不全面的，还需要考虑人员伤亡的影响。     

损伤和缺陷对海洋平台抗冰抗震性能的影响

现役导管架式海洋平台可能会存在裂纹、凹痕、腐蚀等缺陷和损伤,并可能受到海洋生物附着及地基土冲刷的影响,这些问题将减小构件强度或者放大荷载作用.取一座导管架海洋平台为例,应用动力时程及整体推进法进行分析,对比损伤前后动冰力作用下结构响应、结构抗冰能力曲线及剩余强度储备系数,并取3个地震波对损伤前后结构的地震响应、抗震能力曲线、抗震安全裕度系数进行对比.结果显示损伤和缺陷极大地降低了海洋平台抗冰抗震性能,对现役海洋平台的检测和维修也有一定借鉴意义.     

渤海BH08孔磁学参数变化机制与环境指示

边缘海-陆架区是研究海陆交互作用的理想区域,该区沉积物记录了海平面、气候与构造变化的重要信息.渤海作为我国的内海,前人对该区虽然进行了环境磁学方面的研究,但是受复杂的沉积环境影响,渤海沉积物的磁性变化机制十分复杂,因而需要对该区沉积物磁学性质及变化机制进行深入研究.针对这一问题,本文详细研究了渤海BH08孔岩芯沉积物的磁学性质,结果表明：①沉积物中主要载磁矿物是磁铁矿,部分层位含有高矫顽力的矿物;②岩芯整体磁学性质变化复杂,各项磁学参数变化剧烈,其总体波动与S/Cl值、沉积物红度a^*和深海底栖有孔虫δ¹⁸O相关性较好;③在主要的海陆交替边界层位发现胶黄铁矿,表明是富硫的弱还原环境,而快速变化的沉积环境和较高的沉积速率是胶黄铁矿得以保存的重要因素,因而胶黄铁矿可作为沉积环境发生转变的一种特征矿物.这些新认识为深入开展渤海地区,乃至陆架-边缘海区古环境研究提供了新的思路和方法.